專利名稱：一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種噴淋頭的導(dǎo)流裝置，具體涉及一種用于噴淋頭內(nèi)部氣體擴(kuò)散通道內(nèi)的導(dǎo)流裝置。
背景技術(shù)：
[0002]MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)設(shè)備，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尤其是在LED產(chǎn)業(yè)中具有不可替代性的作用，是特別關(guān)鍵的設(shè)備。該設(shè)備集流體力學(xué)、熱力傳導(dǎo)、系統(tǒng)集成控制、化合物生長等各學(xué)科于一體，是一種高科技、新技術(shù)高度集中的設(shè)備；是突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，提高產(chǎn)業(yè)化水平的戰(zhàn)略性高技術(shù)半導(dǎo)體裝備。[0003]MOCVD通過使含有II族或III族元素的金屬有機(jī)物源(MO)與含有VI族或V族元素的氣體源在嚴(yán)格控制的條件下在晶片表面上反應(yīng)、生長得到所需要的化合物半導(dǎo)體材料。 一種典型的MOCVD反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖I所示。反應(yīng)器上部為噴淋頭，噴淋頭頂端為氣體、冷卻液接入端101、102、103，其氣體接口 A 101連接第二前體氣體供應(yīng)管道，第二前體氣體為含有III族元素有機(jī)物(如三甲基鎵)的氣體；氣體接口 B 102連接第一前體氣體供應(yīng)管道，第一前體氣體為含有V族元素的氣體(如氨氣);冷卻液接口 103連接冷卻系統(tǒng)，為整個(gè)氣體噴淋頭提供冷卻、控溫。反應(yīng)器下方為反應(yīng)尾氣出口 106，用于排出反應(yīng)腔109內(nèi)部的廢氣及形成反應(yīng)腔內(nèi)部低壓。噴淋頭的正下方裝有晶片襯托器108、晶片襯托器108上方裝載有進(jìn)行沉積的晶片104 ;晶片襯托器108下方安裝有加熱裝置105為晶片104加熱，以使晶片 104處于反應(yīng)所需要的溫度下，并且在晶片104表面形成均勻熱場。晶片襯托器108下方還連有旋轉(zhuǎn)軸107，在反應(yīng)時(shí)帶動(dòng)晶片襯托器108旋轉(zhuǎn)。[0004]生長半導(dǎo)體材料的原料第一前體氣體及第二前體氣體都通過噴淋頭注射進(jìn)入反應(yīng)室，因此噴淋頭的性能直接影響到反應(yīng)室內(nèi)部流場的分布。氣體由噴淋頭外部的導(dǎo)管接入到噴淋頭后通過內(nèi)部預(yù)留的氣體通道進(jìn)入到噴嘴中，然后由噴嘴噴射進(jìn)入反應(yīng)室。因?yàn)楦鲊娮炀嚯x反應(yīng)前體氣體進(jìn)口的距離不同，所以各噴嘴出口處的壓力不同；又由于制造方面的原因，各噴嘴的進(jìn)口大小基本上是相同的，因此導(dǎo)致了各噴嘴中通過的氣體總量實(shí)際上不能按所要求的流量分配方式分配。為了改善這種情況，當(dāng)前的MOCVD噴淋頭對(duì)每種前體氣體入口都設(shè)置了 2個(gè)或更多的氣體接入口，以削弱各噴嘴氣體流量分布不均對(duì)薄膜沉積的影響。但是這種改良并不能完全消除上述影響，并且這種形式的噴淋頭也不能使各噴嘴的氣體分配按設(shè)計(jì)的更好的流量分配形式進(jìn)行分配。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計(jì)分配的噴淋頭導(dǎo)流裝置。[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為[0007]所述噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置包括圓形導(dǎo)流板本體8，所述圓形導(dǎo)流板本體8上設(shè)有多個(gè)大小不同的導(dǎo)流孔7。導(dǎo)流孔7的面積大小可根據(jù)氣體流量控制來設(shè)計(jì)，即，通過改變導(dǎo)流孔7的面積來控制穿過導(dǎo)流孔7的氣體流量。[0008]另外，所述圓形導(dǎo)流板本體8上的多個(gè)大小不同的導(dǎo)流孔7與噴淋頭的多個(gè)噴嘴一一對(duì)應(yīng)。其中，導(dǎo)流孔7的形狀以長條形為基礎(chǔ)，可以設(shè)計(jì)為其他異型孔等；[0009]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流孔7為長條形或異型孔。[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流孔7面積由圓形導(dǎo)流板本體8兩邊至中間逐漸變大。[0011]下面結(jié)合設(shè)計(jì)原理對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明[0012]參見圖2和圖3，典型的MOCVD裝置的噴淋頭包括噴氣組件10和裝在噴氣組件10 上的進(jìn)氣組件9 ;所述噴氣組件10和進(jìn)氣組件9之間設(shè)有環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I和氣體擴(kuò)散空間5 ;所述進(jìn)氣組件9兩側(cè)設(shè)有第一氣體入口 6 ;所述第一氣體入口 6與環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I連通，環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I與設(shè)置于噴氣組件10上的多個(gè)A噴嘴2連通；所述進(jìn)氣組件9上還設(shè)有第二氣體入口 3，第二氣體入口 3與氣體擴(kuò)散空間5連通，氣體擴(kuò)散空間5與設(shè)置于噴氣組件10上的多個(gè)B噴嘴4連通。[0013]工作時(shí)，當(dāng)?shù)诙绑w反應(yīng)氣體由第二氣體入口進(jìn)入氣體擴(kuò)散空間，在氣體擴(kuò)散空間中，由于反應(yīng)氣體在經(jīng)過每個(gè)噴嘴時(shí)其總量必將減少，這將導(dǎo)致壓力的變化；并且反應(yīng)氣體在擴(kuò)散空間中還存在沿程壓力損失。由于壓力不同，進(jìn)入各噴嘴的氣體總量不同，從而導(dǎo)致最后各噴嘴噴射出去的氣體不均勻。[0014]為此，設(shè)計(jì)本申請(qǐng)的導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置包括圓形導(dǎo)流板本體，該導(dǎo)流板本體上開有按要求設(shè)計(jì)的不同大小的長條形導(dǎo)流孔，在上述典型的MOCVD裝置的噴淋頭中，所述導(dǎo)流裝置安裝于氣體擴(kuò)散空間中，即，第二氣體入口與B噴嘴之間。所述的圓形導(dǎo)流板上設(shè)有一系列與B噴嘴對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流孔，離前體氣體入口最近的噴嘴入口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流孔面積最小，離前體氣體入口最遠(yuǎn)的噴嘴入口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流孔面積最大。安裝有導(dǎo)流板后，反應(yīng)氣體需要先經(jīng)過導(dǎo)流板導(dǎo)流后才進(jìn)入噴嘴。因?yàn)橥ㄟ^精細(xì)的計(jì)算之后，導(dǎo)流板針對(duì)各噴嘴設(shè)計(jì)了面積不同的導(dǎo)流孔，因此可以使各氣體噴嘴之間氣體的分配比例最佳，保證各噴嘴的噴射氣體的均勻性。從而起到優(yōu)化反應(yīng)室內(nèi)部流場的功能。[0015]噴淋頭內(nèi)部安裝有導(dǎo)流板后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴淋頭各噴嘴氣體流量的精確分配；使各噴嘴噴射進(jìn)入反應(yīng)腔室的氣體流量能夠更好的滿足工藝需求，為沉積具有優(yōu)良性能的半導(dǎo)體薄膜材料打下基礎(chǔ)。[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為[0017]本實(shí)用新型的噴淋頭導(dǎo)流裝置，能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計(jì)分配，克服了原噴淋頭不能控制各噴嘴噴射的氣體流量的缺點(diǎn)。[0018]導(dǎo)流裝置上開有按要求設(shè)計(jì)的不同大小的長條形導(dǎo)流孔。該導(dǎo)流裝置使各噴嘴進(jìn)口對(duì)應(yīng)不同大小的導(dǎo)流孔，從而起到調(diào)節(jié)噴嘴進(jìn)口進(jìn)氣流量的作用。[0019]該導(dǎo)流裝置也可以設(shè)計(jì)成具有不同通氣能力的區(qū)域，這樣可以使噴淋頭內(nèi)部不同區(qū)域具有不同的流量。[0020]綜上，使用本實(shí)用新型能夠使噴淋頭內(nèi)部反應(yīng)前體氣體的總流量按設(shè)計(jì)要求在各噴嘴之間均勻分布。從而能夠使噴淋頭噴射進(jìn)入到反應(yīng)室的反應(yīng)前體氣體氣流能夠更好的滿足薄膜沉積要求。


[0021]圖I為一種典型的MOCVD反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；[0022]圖2為MOCVD裝置噴淋頭的立體剖視圖；[0023]圖3為MOCVD裝置噴淋頭噴射組件的立體剖視圖；[0024]圖4為本實(shí)用新型的立體圖。[0025]圖中1、環(huán)形氣體擴(kuò)散通道；2、A噴嘴；3、第二氣體入口 ；4、B噴嘴；5、氣體擴(kuò)散空間；6、第一氣體入口 ；7、導(dǎo)流孔；8、圓形導(dǎo)流板本體；9、進(jìn)氣組件；10、噴氣組件；101、氣體接口 A ;102、氣體接口 B ;103、冷卻液接口 ；104、晶片；105、加熱裝置；106、反應(yīng)尾氣出口 ； 107、旋轉(zhuǎn)軸；108、晶片襯托器；109、反應(yīng)腔。
具體實(shí)施方式
[0026]實(shí)施例I[0027]參見圖4，所述噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置包括圓形導(dǎo)流板本體8，所述圓形導(dǎo)流板本體 8上設(shè)有多個(gè)大小不同的導(dǎo)流孔7 ;所述圓形導(dǎo)流板本體8上的多個(gè)大小不同的導(dǎo)流孔7與噴淋頭的噴嘴一一對(duì)應(yīng)；所述導(dǎo)流孔7為長條形；所述導(dǎo)流孔7面積由圓形導(dǎo)流板本體8兩邊至中間逐漸變大。[0028]實(shí)施例2[0029]參見圖2至圖4，一種MOCVD裝置的噴淋頭包括噴氣組件10和裝在噴氣組件10上的進(jìn)氣組件9 ;所述噴氣組件10和進(jìn)氣組件9之間設(shè)有環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I和氣體擴(kuò)散空間5 ;所述進(jìn)氣組件9兩側(cè)設(shè)有第一氣體入口 6 ;所述第一氣體入口 6與環(huán)形氣體擴(kuò)散通道 I連通，環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I與設(shè)置于噴氣組件10上的多個(gè)A噴嘴2連通；所述進(jìn)氣組件9 上還設(shè)有第二氣體入口 3，第二氣體入口 3與氣體擴(kuò)散空間5連通，氣體擴(kuò)散空間5與設(shè)置于噴氣組件10上的多個(gè)B噴嘴4連通。所述氣體擴(kuò)散空間5中設(shè)有包括圓形導(dǎo)流板本體 8的導(dǎo)流裝置，所述圓形導(dǎo)流板本體8上設(shè)有與多個(gè)B噴嘴4對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流孔7，所述導(dǎo)流孔 7的面積由噴淋頭兩側(cè)至中間逐漸變大。[0030]按照專利法律規(guī)定的要求，本實(shí)用新型使用實(shí)施實(shí)例詳細(xì)的描述了所實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)及其處理方法的特征。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述實(shí)例只是為了更好的表述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及特征，本實(shí)用新型并不限于本文中所顯示及描述的特性。因此，本實(shí)用新型此處聲明，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施的各種形式的均等改變或變形均被包括于所附的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流裝置包括圓形導(dǎo)流板本體(8)，所述圓形導(dǎo)流板本體(8)上設(shè)有多個(gè)大小不同的導(dǎo)流孔(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述圓形導(dǎo)流板本體(8)上的多個(gè)大小 不同的導(dǎo)流孔(7)與噴淋頭的多個(gè)噴嘴一一對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)為長條形。
4.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)為異型孔。
5.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)面積由圓形導(dǎo)流板本體(8)兩邊至中間逐漸變大。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計(jì)分配的噴淋頭導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流包括圓形導(dǎo)流板本體，所述圓形導(dǎo)流板本體在與噴嘴相對(duì)應(yīng)的地方開有大小不一的孔，通過調(diào)整孔的大小，可以控制氣體流量在各噴嘴之間的分布。本實(shí)用新型可使噴淋頭內(nèi)部氣體按要求在各噴嘴之間分布。
文檔編號(hào)C23C16/455GK202808939SQ20122040900
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者魏唯, 羅才旺, 武祥, 劉欣 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所