噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種噴淋頭，所述噴淋頭用于向氣相沉積的反應(yīng)腔中氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，所述噴淋頭至少包括第一源氣體腔、冷卻腔和離子化腔，所述第一源氣體腔用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出第一源氣體，所述離子化腔用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出離子化的第二源氣體。本發(fā)明還提供一種包含上述噴淋頭的氣相沉積反應(yīng)腔。本發(fā)明提供的噴淋頭的所述離子化腔將所述第二源氣體進行離子化，提高所述第二源氣體的離子化效率，可以降低所述氣體反應(yīng)區(qū)域的溫度，使得襯底的溫度降低，從而提高氣相沉積的效率、降低制造成本、提高LED芯片的良率。
【專利說明】噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]自GaN(氮化鎵)基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍光LED(發(fā)光二極管)研制成功，LED的發(fā)光強度和白光發(fā)光效率不斷提高。LED被認為是下一代進入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)光源，因此得到廣泛關(guān)注。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的白光LED的制造工藝通常在一個具有溫度控制的環(huán)境下的反應(yīng)腔內(nèi)進行。通常，將III族源氣體和V族源氣體分別通入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔內(nèi)，III族源氣體和V族源氣體在反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)以在襯底上形成II1-V族材料薄膜。
[0004]在現(xiàn)有的技術(shù)中，采用圖1所示的噴淋頭100向化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔10通入反應(yīng)氣體。請參閱圖1，所述氣相沉積反應(yīng)腔10包括腔體11、用于裝載襯底12的托盤13和所述噴淋頭100。所述托盤13設(shè)置于所述腔體11的底部。所述噴淋頭200設(shè)置在所述腔體11的頂部并與所述托盤13相對設(shè)置。所述托盤13與所述噴淋頭100之間限定氣體反應(yīng)區(qū)域14。所述噴淋頭100用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14輸出反應(yīng)氣體，在所述氣體反應(yīng)區(qū)域14內(nèi)，V族源氣體、III族源氣體混合，并進行反應(yīng)，以在所述襯底12上形成薄膜沉積。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的所述噴淋頭100包括依次層疊的第一源氣體腔140、第二源氣體腔150以及冷卻腔160，所述冷卻腔160鄰近氣體的反應(yīng)區(qū)域，所述第一源氣體腔140通有第一源氣體(III族源氣體)，所述第二源氣體腔150通有第二源氣體(V族源氣體)，當所述第一源氣體和第二源氣體從所述噴淋頭100排出后，在反應(yīng)區(qū)域14內(nèi)被化學(xué)氣相沉積工藝腔10內(nèi)的托盤13加熱分解，從而發(fā)生反應(yīng)，以在襯底12上形成沉積薄膜。
[0006]但是，由于所述第二源氣體(V族源氣體)的分解溫度高，其分解溫度往往在1000°C以上，所以，為了 使所述第二源氣體(V族源氣體)分解，反應(yīng)區(qū)域14的溫度一般在1000°C以上,從而需要將托盤13的溫度加入到1000°C以上。然而,托盤13的高溫均勻度不易控制，并且，襯底12位于高溫的托盤13上，從而造成襯底12上的LED芯片波長等器件參數(shù)不均勻，使得LED芯片的良率低，LED芯片的成本高。
[0007]因此，如何提供一種噴淋頭，能夠提高LED芯片的良率，降低LED芯片的成本，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭存在氣體解離率低、生產(chǎn)成本高的問題，本發(fā)明提供一種能解決上述問題的噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔。
[0009]本發(fā)明提供一種用于氣相沉積的反應(yīng)腔的噴淋頭，所述反應(yīng)腔包括氣體反應(yīng)區(qū)域，所述噴淋頭鄰近所述氣體反應(yīng)區(qū)域設(shè)置，所述噴淋頭用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，所述噴淋頭至少包括第一源氣體腔和冷卻腔，所述第一源氣體腔內(nèi)通入第一源氣體；[0010]所述噴淋頭還包括一離子化腔，所述離子化腔設(shè)置在所述噴淋頭面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述第一源氣體腔設(shè)置在所述噴淋頭背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述離子化腔內(nèi)通入第二源氣體，以對所述第二源氣體進行離子化，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間設(shè)置有出氣通道，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間通過所述出氣通道連通，以將離子化的所述第二源氣體向所述氣體反應(yīng)區(qū)域?qū)С?，所述第一源氣體腔至少與一第一氣管連通，所述第一氣管穿過所述冷卻腔和離子化腔，并連通所述氣體反應(yīng)區(qū)域；
[0011]其中，所述第二源氣體的分解溫度高于所述第一源氣體的分解溫度。
[0012]進一步的，在所述噴淋頭中，所述第一源氣體腔和所述冷卻腔之間還設(shè)置有一第二源氣體腔，所述第二源氣體腔內(nèi)通有所述第二源氣體，所述第二源氣體腔與至少一第二氣管連通，所述第二氣管穿過所述冷卻腔，并連通所述離子化腔，以向所述離子化腔內(nèi)通入第二源氣體，所述第一氣管還穿過所述第二源氣體腔。
[0013]進一步的，在所述噴淋頭中，所述第一源氣體腔、冷卻腔和離子化腔依次層疊設(shè)置，所述離子化腔還具有一氣體輸入管，所述第二源氣體通過所述氣體輸入管流入所述離子化腔。
[0014]進一步的，在所述噴淋頭中，所述氣體輸入管位于所述離子化腔的側(cè)壁。
[0015]進一步的，在所述噴淋頭中，所述離子化腔中具有相對設(shè)置的第一電極以及第二電極，在所述第一電極和第二電極之間施加射頻信號。
[0016]進一步的，在所述噴淋頭中，所述第一電極為所述離子化腔的頂壁，所述第二電極為所述離子化腔的底壁，所述第一電極和第二電極之間具有一絕緣墊。
[0017]進一步的，在所述噴淋頭中，所述絕緣墊為所述離子化腔的側(cè)壁。
[0018]進一步的，在所述噴淋頭中，所述出氣通道為氣體孔。
[0019]進一步的，在所述噴淋頭中，所述氣體孔的直徑大于所述第一氣管的直徑，所述第一氣管設(shè)置于所述氣體孔中。
[0020]進一步的，在所述噴淋頭中，所述第一源氣體為三甲基鎵、三甲基鋁或三甲基銦中的一種或幾種的組合，所述第二源氣體為磷化氫、砷化氫或氨氣中的一種或幾種的組合。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一面，本發(fā)明還提供一種氣相沉積反應(yīng)腔，其包括腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設(shè)置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設(shè)置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設(shè)置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應(yīng)區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，所述噴淋頭為如上所述的噴淋頭。
[0022]進一步的，在所述氣相沉積反應(yīng)腔中，在氣相沉積工藝時，所述托盤的溫度為500。。?900。。。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔具有以下優(yōu)點:
[0024]本發(fā)明的噴淋頭以及氣相沉積反應(yīng)腔中，所述離子化腔設(shè)置在所述噴淋頭面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述離子化腔內(nèi)通入第二源氣體，以對所述第二源氣體進行離子化，并將離子化的所述第二源氣體向所述氣體反應(yīng)區(qū)域?qū)С?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在進行氣體反應(yīng)時，所述離子化腔將所述第二源氣體進行離子化，離子化的所述第二源氣體不經(jīng)冷卻，直接輸入到所述氣體反應(yīng)區(qū)域，所述第二源氣體的離子化效率高，提高氣相沉積的效率；由于進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域的所述第二源氣體已經(jīng)被離子化，所以，所述第二源氣體不需要高溫進行分解，從而可以降低所述氣體反應(yīng)區(qū)域的溫度，使得襯底的溫度降低，襯底上的LED芯片波長等器件參數(shù)均勻，從而提高LED芯片的良率，并降低生產(chǎn)成本；通過離子化的第二源氣體，比單純使用高溫分解第二源氣體，其分解率要高得多，從而在同樣的薄膜沉積速率小，需要的第二源氣體量會減少，使得制造成本大為降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的氣相沉積反應(yīng)腔的示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明第一實施例的噴淋頭的示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明第一實施例的離子化腔的底壁的俯視圖；
[0028]圖4是本發(fā)明第一實施例的氣相沉積反應(yīng)腔的示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明第二實施例的噴淋頭的示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明第三實施例的噴淋頭的示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明第四實施例的噴淋頭的示意圖；
[0032]圖8是本發(fā)明第四實施例的離子化腔的底壁的示意圖；
[0033]圖9是本發(fā)明第五實施例的離子化腔的底壁的示意圖；
[0034]圖10是本發(fā)明第六實施例的噴淋頭的示意圖；
[0035]圖11是本發(fā)明第七實施例的噴淋頭的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭中，所述噴淋頭包括依次層疊的第一源氣體腔、第二源氣體腔以及冷卻腔，當所述第一源氣體和第二源氣體從所述噴淋頭排出后，在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)被化學(xué)氣相沉積工藝腔內(nèi)的托盤加熱分解，但是，由于所述第二源氣體的分解溫度高，從而造成襯底上的LED芯片波長等器件參數(shù)不均勻，使得LED芯片的良率低，LED芯片的成本高。發(fā)明人經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)噴淋頭的深入研究發(fā)現(xiàn)，所述第二源氣體的分解溫度高所以分解效率低，并能不能再較低的溫度下進行分解，如果在所述第二源氣體進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域前，先將所述第二源氣體進行離子化，則不需要將所述氣體反應(yīng)區(qū)域加熱到很高的溫度，所述第二源氣體就可以比較完全的分解，可以使所述第一源氣體和所述第二源氣體在所述氣體反應(yīng)區(qū)域內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，從而提高LED芯片的良率，并降低生產(chǎn)成本。
[0037]有鑒于上述的研究，本發(fā)明提供一噴淋頭，所述反應(yīng)腔包括氣體反應(yīng)區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，所述噴淋頭至少包括第一源氣體腔、冷卻腔和離子化腔，所述第一源氣體腔設(shè)置在所述噴淋頭背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述離子化腔設(shè)置在所述噴淋頭面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述第一源氣體腔內(nèi)通入第一源氣體，所述離子化腔內(nèi)通入第二源氣體，以對所述第二源氣體進行離子化，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間設(shè)置有出氣通道，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間通過所述出氣通道連通，所述第一源氣體腔至少與一第一氣管連通，所述第一氣管穿過所述冷卻腔和離子化腔，并連通所述氣體反應(yīng)區(qū)域。在進行氣體反應(yīng)時，所述離子化腔將所述第二源氣體進行離子化，離子化的所述第二源氣體不經(jīng)冷卻，直接輸入到所述氣體反應(yīng)區(qū)域，所述第二源氣體的離子化效率高，提高氣相沉積的效率；由于進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域的所述第二源氣體已經(jīng)被離子化，所以， 所述第二源氣體不需要高溫進行分解，從而可以降低所述氣體反應(yīng)區(qū)域的溫度，使得襯底的溫度降低，襯底上的LED芯片波長等器件參數(shù)均勻，從而提高LED芯片的良率，并降低生產(chǎn)成本；并且，通過離子化的第二源氣體，比單純使用高溫分解第二源氣體，其分解率要高得多，從而在同樣的薄膜沉積速率小，需要的第二源氣體量會減少，使得制造成本大為降低。
[0038]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明第一實施例的噴淋頭的示意圖。
[0039]如圖2所示，所述噴淋頭200用于向氣相沉積的反應(yīng)腔10輸入反應(yīng)氣體。所述反應(yīng)腔10包括氣體反應(yīng)區(qū)域14，所述噴淋頭200鄰近所述氣體反應(yīng)區(qū)域14設(shè)置，所述噴淋頭200用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14輸出反應(yīng)氣體。所述噴淋頭200至少包括第一源氣體腔240和冷卻腔260，所述第一源氣體腔240內(nèi)通入第一源氣體。所述噴淋頭200還包括一離子化腔230，所述離子化腔230設(shè)置在所述噴淋頭200面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的一偵牝所述第一源氣體腔240設(shè)置在所述噴淋頭200背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的一側(cè)，所述離子化腔230內(nèi)通入第二源氣體，以對所述第二源氣體進行離子化。所述離子化腔230與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14之間設(shè)置有出氣通道，所述離子化腔14與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14之間通過所述出氣通道連通，以將離子化的所述第二源氣體向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14導(dǎo)出，所述第一源氣體腔240至少與一第一氣管242連通，所述第一氣管242穿過所述冷卻腔260和離子化腔230，并連通所述氣體反應(yīng)區(qū)域14。
[0040]由于所述第二源氣體的分解溫度高于所述第一源氣體的分解溫度，所以，所述第二源氣體較難分解。在進行氣體反應(yīng)時，所述離子化腔230將所述第二源氣體進行離子化，離子化的所述第二源氣體不經(jīng)冷卻，直接輸入到所述氣體反應(yīng)區(qū)域14，所述第二源氣體的離子化效率高，提高氣相沉積的效率；由于進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的所述第二源氣體已經(jīng)被離子化，所以，所述第二源氣體不需要高溫進行分解，從而可以降低所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的溫度；通過離子化的第二源氣體，比單純使用高溫分解第二源氣體，其分解率要高得多，從而在同樣的薄膜沉積速率小，需要的第二源氣體量會減少，使得制造成本大為降低。
[0041]在本實施例中，所述.第一源氣體腔240和所述冷卻腔260之間還設(shè)置有一第二源氣體腔250，所述第二源氣體腔250內(nèi)通有所述第二源氣體，所述第二源氣體腔250與至少一第二氣管253連通，所述第二氣管253穿過所述冷卻腔260，并連通所述離子化腔230，以向所述離子化腔230內(nèi)通入第二源氣體。所述第一氣管242依次穿過所述第二源氣體腔250、冷卻腔260和離子化腔230，從而向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14提供第一源氣體。在本實施例中，所述第二氣管253與所述第一氣管242分別穿過所述冷卻腔260。
[0042]在本實施例中，可以通過第一入氣口 241向所述第一源氣體腔240通入第一源氣體，所述第一入氣口 241位于所述第一源氣體腔240的側(cè)壁，如圖2所示。但向所述第一源氣體腔240通入第一源氣體并不限于上述方式，例如，所述第一入氣口 241還可以設(shè)置在所述第一源氣體腔240的頂上，向所述第一源氣體腔240通入第一源氣體，亦可以實現(xiàn)通入第一源氣體的目的，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。同理，在本實施例中，可以通過第二入氣口251向所述第二源氣體腔250通入第二源氣體，所述第二入氣口 251位于所述第二源氣體腔250的側(cè)壁，如圖2所示。但向所述第二源氣體腔250通入第二源氣體并不限于上述方式，例如，所述第二入氣口 251還可以設(shè)置在所述第二源氣體腔250的頂上，向所述第二源氣體腔250通入第二源氣體，亦可以實現(xiàn)通入第二源氣體的目的，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。所述冷卻腔260的側(cè)壁上安裝有冷卻流入管261和冷卻流出管262，以向所述冷卻腔260內(nèi)通冷卻氣體或冷卻液，如冷卻水或冷卻油等。[0043]為了實現(xiàn)將所述離子化腔230中的所述第二源氣體的離子化，在所述離子化腔230中具有相對設(shè)置的第一電極以及第二電極，在所述第一電極和第二電極之間施加射頻信號。較佳的，所述第一電極為所述離子化腔230的頂壁231，所述第二電極為所述離子化腔230的底壁232，所述第一電極和第二電極之間具有一絕緣墊233，可以簡化所述離子化腔230的結(jié)構(gòu)。即分別在所述離子化腔230的頂壁231和所述離子化腔230的底壁232施加射頻信號，如圖2所示，所述絕緣墊233可以隔絕所述離子化腔230的頂壁231和底壁232之間的電絕緣，從而對所述離子化腔230中的所述第二源氣體的離子化。但是，所述第一電極和第二電極并不限于上述結(jié)構(gòu)，還可以在所述離子化腔230中單獨設(shè)置所述第一電極和第二電極，亦可以實現(xiàn)將所述離子化腔230中的所述第二源氣體的離子化，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。較佳的，所述絕緣墊233為所述離子化腔230的側(cè)壁，可以起到很好的實現(xiàn)所述第一電極和第二電極之間的電絕緣。
[0044]在本實施例中，所述出氣通道為氣體孔234，即在所述離子化腔230與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14之間的設(shè)置有氣體孔234，所述離子化腔230與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14之間通過所述氣體孔234連通，以使所述離子化腔230向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14提供所述第二源氣體。另外，所述離子化·腔230與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14還可以通過出氣管道進行氣體流通。其中，所述氣體孔234的直徑大于所述第一氣管242的直徑，所述第一氣管342穿過所述氣體孔234，參見圖3，圖3是本發(fā)明噴淋頭第一實施例中所述離子化腔的底壁的俯視圖。在本實施例中，所述第一氣管342可以方便的將所述第一源氣體排出，由于所述氣體孔234的直徑大于所述第一氣管242的直徑，使得所述第一氣管342設(shè)置于所述氣體孔234中，從而使得所述第一源氣體和所述第二源氣體可以通過同軸的孔道排出，進而使得所述第一源氣體和所述第二源氣體均勻混合，有利于在襯底上均勻地沉積薄膜。
[0045]較佳的，所述第一源氣體的分解溫度低于所述第二源氣體的分解溫度，所述第一源氣體和第二源氣體有著不同溫度條件的要求。在本實施例中，所述噴淋頭200為用于金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積工藝的噴淋頭，所以，所述第一源氣體為III族源氣體或II族源氣體，所述第二源氣體為V族源氣體。其中，所述III族源氣體為三甲基鎵、三甲基鋁或三甲基銦中的一種或幾種的組合，所述V族源氣體為磷化氫、砷化氫或氨氣中的一種或幾種的組合。但，所述III族源氣體并不限于為三甲基鎵、三甲基鋁或三甲基銦，所述V族源氣體并不限于為磷化氫、砷化氫或氨氣，只要所述III族源氣體與所述V族源氣體反應(yīng)生成II1-V族材料的薄膜，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。在本實施例中，所述III族源氣體為三甲基鎵，所述V族源氣體為氨氣，三甲基鎵的分解溫度低，氨氣的分解溫度高，在氨氣進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域14前，先將氨氣進行離子化，則不需要將所述氣體反應(yīng)區(qū)域14加熱到很高的溫度，氨氣就可以比較完全的分解，可以使三甲基鎵和氨氣在所述氣體反應(yīng)區(qū)域14內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，從而提高LED芯片的良率，并降低生產(chǎn)成本。
[0046]以下具體描述使用如上所述、本發(fā)明第一實施例噴淋頭200的氣相沉積反應(yīng)腔20。請參閱圖4，所述氣相沉積反應(yīng)腔20包括腔體11、用于裝載襯底12的托盤13和所述噴淋頭200。所述托盤13設(shè)置于所述腔體11的底部。所述噴淋頭200設(shè)置在所述腔體11的頂部并與所述托盤13相對設(shè)置。所述托盤13與所述噴淋頭200之間限定氣體反應(yīng)區(qū)域
14。所述噴淋頭300用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14輸出反應(yīng)氣體，在所述氣體反應(yīng)區(qū)域14內(nèi)，所述第一源氣體、第二源氣體混合，并進行反應(yīng)，以在所述襯底12上形成薄膜沉積。[0047]較佳的，所述氣相沉積反應(yīng)腔20還包括加熱器15，所述加熱器15位于所述反應(yīng)腔20內(nèi)，用于加熱所述托盤13，在本實施例中，所述加熱器15設(shè)置于所述托盤13背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域14 一側(cè)，以方便加熱所述托盤13，但所述加熱器15并不限于設(shè)置于所述托盤13背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域14 一側(cè)，只要能加熱所述托盤13，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0048]在進行氣體反應(yīng)時，所述離子化腔230將所述第二源氣體進行離子化，離子化的所述第二源氣體不經(jīng)冷卻，直接輸入到所述氣體反應(yīng)區(qū)域14，所述第二源氣體的離子化效率高，提高氣相沉積的效率；由于進入所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的所述第二源氣體已經(jīng)被離子化，所以，所述第二源氣體不需要高溫進行分解，從而可以降低所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的溫度，使得襯底12的溫度降低，襯底12上的LED芯片波長等器件參數(shù)均勻，從而提高LED芯片的良率，并降低生產(chǎn)成本；通過離子化的第二源氣體，比單純使用高溫分解第二源氣體，其分解率要高得多，從而在同樣的薄膜沉積速率小，需要的第二源氣體量會減少，使得制造成本大為降低。
[0049]在氣相沉積工藝時，由于所述第二源氣體不需要高溫進行分解，所以所述托盤13的溫度可以降低為為500°C?900°C，如所述托盤13的溫度為600°C、700°C、80(rC，但所述托盤13的溫度并不限于為500°C?900°C，具體的溫度可以根據(jù)氣相沉積工藝的具體需要設(shè)定。
[0050]在本實施例中，所述氣相沉積反應(yīng)腔20為MOCVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積)設(shè)備，在該設(shè)備中，所述噴淋頭200向所述腔體11提供所述第一源氣體和第二源氣體，從而使所述第一源氣體和第二源氣體在所述托盤13上方的所述氣體反應(yīng)區(qū)域14內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，以形成薄膜沉積。其中，第一源氣體是三甲基鎵氣體，第二源氣體是氨氣，所述薄膜是氮化鎵外延薄膜。
[0051 ] 請參閱圖5，圖5是本發(fā)明第二實施例的噴淋頭的示意圖，在圖5中，參考標號表示與圖2相同的表述與第一實施方式相同的部件。所述第二實施例的噴淋頭300與所述第一實施例的噴淋頭200基本 相同，其區(qū)別在于:在所述噴淋頭300中，所述第一源氣體腔240、冷卻腔260和離子化腔230依次層疊設(shè)置，所述離子化腔230還具有一氣體輸入管235，所述第二源氣體通過所述氣體輸入管235流入所述離子化腔230，以為所述離子化腔230提供所述第二源氣體。較佳的，所述氣體輸入管235位于所述離子化腔230的側(cè)壁。但向所述離子化腔230通入第二源氣體并不限于上述方式，例如，所述氣體輸入管235還可以設(shè)置在所述離子化腔230的頂上，向所述離子化腔230通入第二源氣體，亦可以實現(xiàn)通入第二源氣體的目的，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。本實施例的噴淋頭300亦可以實現(xiàn)向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14提供離子化的第二源氣體，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0052]本發(fā)明并不限于以上實施例，例如:所述第二氣管253與所述第一氣管242的導(dǎo)通方式并不限于如圖2所示的結(jié)構(gòu)，所述第二氣管253的直徑可以大于所述第一氣管242的直徑，所述第一氣管242設(shè)置于所述第二氣管253中，如圖6所示，本發(fā)明第三實施例的噴淋頭400亦能達到傳送所述第一源氣體和第二源氣體的有益效果，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0053]另外，所述氣體孔234的直徑并不限于大于所述第一氣管242的直徑，所述第一氣管242亦并不限于穿過所述氣體孔234，如圖7所示，在本發(fā)明第四實施例中，所述噴淋頭500中的所述氣體孔234與所述第一氣管242交錯間隔排列。相互交錯排列的氣體孔234與所述第一氣管242可以使得所述第一源氣體和第二源氣體被排出到氣體反應(yīng)區(qū)域14后均勻的混合，從而有利于反應(yīng)氣體均勻地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在襯底上沉積均勻的薄膜。請參閱圖8，圖8是本發(fā)明第四實施例的噴淋頭的俯視圖，在圖8中，依次排列的小孔為所述氣體孔234以及所述第一氣管242的陣列。
[0054]此外，所述離子化腔230與所述氣體反應(yīng)區(qū)域14之間并不限于通過所述氣體孔234連通，還可以將所述噴淋頭面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14的一面設(shè)置為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)板532，即所述離子化腔230的底壁為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)板532，請參閱圖9，圖9是本發(fā)明第五實施例的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)板的俯視圖，所述出氣通道為所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)板的孔眼553。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)板的孔眼553亦可以方便的將所述第二源氣體排出，可以使得所述第一源氣體和第二源氣體被排出后可以均勻的混合，從而有利于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達到使薄膜可以在襯底上均勻地沉積的有益效果。其中，所述第一氣管242可以直接從所述孔眼553中直接穿過，也可以在所述孔眼553之間的所述底板532上鉆孔，使所述第一氣管242穿過所述底板532以向所述襯底提供所述第二源氣體。
[0055]并且，所述噴淋頭中的第一源氣體腔240、第二源氣體腔250、冷卻腔260和離子化腔230并不限于一體成型。第一源氣體腔240、第二源氣體腔250、冷卻腔260和離子化腔230可以分別獨立的板制作形成，如圖10所示，在本發(fā)明第六實施例中，所述噴淋頭700中的第一源氣體腔240、第二源氣體腔250、冷卻腔260和離子化腔230獨立成型后，再依次層疊連接，亦能達到向所述氣體反應(yīng)區(qū)域14提供離子化的第二源氣體的有益效果，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0056]另外，但所述絕緣墊233并不限于為所述離子化腔230的側(cè)壁，所述絕緣墊233還可以為位于所述離子化腔230的側(cè)壁上的一絕緣環(huán)，如圖11所示，本發(fā)明第七實施例的噴淋頭800亦可以實現(xiàn)隔絕第一電極與第二電極的有益效果，亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0057]雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和.范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氣相沉積的反應(yīng)腔的噴淋頭，所述反應(yīng)腔包括氣體反應(yīng)區(qū)域，所述噴淋頭鄰近所述氣體反應(yīng)區(qū)域設(shè)置，所述噴淋頭用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，所述噴淋頭至少包括第一源氣體腔和冷卻腔，所述第一源氣體腔內(nèi)通入第一源氣體； 其特征在于:所述噴淋頭還包括一離子化腔，所述第一源氣體腔設(shè)置在所述噴淋頭背離所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述離子化腔設(shè)置在所述噴淋頭面向所述氣體反應(yīng)區(qū)域的一側(cè)，所述離子化腔內(nèi)通入第二源氣體，以對所述第二源氣體進行離子化，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間設(shè)置有出氣通道，所述離子化腔與所述氣體反應(yīng)區(qū)域之間通過所述出氣通道連通，所述第一源氣體腔至少與一第一氣管連通，所述第一氣管穿過所述冷卻腔和離子化腔，并連通所述氣體反應(yīng)區(qū)域； 其中，所述第二源氣體的分解溫度高于所述第一源氣體的分解溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于:所述第一源氣體腔和所述冷卻腔之間還設(shè)置有一第二源氣體腔，所述第二源氣體腔內(nèi)通有所述第二源氣體，所述第二源氣體腔與至少一第二氣管連通，所述第二氣管穿過所述冷卻腔，并連通所述離子化腔，以向所述離子化腔內(nèi)通入所述第二源氣體，所述第一氣管還穿過所述第二源氣體腔。
3.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于:所述第一源氣體腔、冷卻腔和離子化腔依次層疊設(shè)置，所述離子化腔還具有一氣體輸入管，所述第二源氣體通過所述氣體輸入管流入所述離子化腔。
4.如權(quán)利要求3所述的噴淋頭，其特征在于:所述氣體輸入管位于所述離子化腔的側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的噴淋頭，其特征在于:所述離子化腔中具有相對設(shè)置的第一電極以及第二電極，在所述第一電極和第二電極之間施加射頻信號。
6.如權(quán)利要求5所述的.噴淋頭，其特征在于:所述第一電極為所述離子化腔的頂壁，所述第二電極為所述離子化腔的底壁，所述第一電極和第二電極之間具有一絕緣墊。
7.如權(quán)利要求6所述的噴淋頭，其特征在于:所述絕緣墊為所述離子化腔的側(cè)壁。
8.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于:所述出氣通道為氣體孔。
9.如權(quán)利要求8所述的噴淋頭，其特征在于:所述氣體孔的直徑大于所述第一氣管的直徑，所述第一氣管設(shè)置于所述氣體孔中。
10.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于:所述第一源氣體為三甲基鎵、三甲基鋁或三甲基銦中的一種或幾種的組合，所述第二源氣體為磷化氫、砷化氫或氨氣中的一種或幾種的組合。
11.一種氣相沉積反應(yīng)腔，其包括腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設(shè)置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設(shè)置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設(shè)置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應(yīng)區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述氣體反應(yīng)區(qū)域輸出反應(yīng)氣體，其特征在于:所述噴淋頭為如權(quán)利要求1-10中任意一項所述的噴淋頭。
12.如權(quán)利要求11所述的氣相沉積反應(yīng)腔，其特征在于:在氣相沉積工藝時，所述托盤的溫度為500°C?900°C。
【文檔編號】C23C16/455GK103436858SQ201310347789
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】梁秉文 申請人:光壘光電科技（上海）有限公司