一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)設(shè)備。該設(shè)備包括長方形反應(yīng)室、托盤加熱器、天棚加熱器、襯底托盤等。本實用新型區(qū)別于常規(guī)的MOCVD設(shè)備主要在于：本設(shè)備不僅有托盤加熱器，而且還有天棚加熱器。這兩個加熱器同時給長方形反應(yīng)室的上下表面進行加熱，由兩個溫度控制器分開控制，既可以使兩個加熱器的溫度一致，也可以使得兩個加熱器的溫度略有差異。用兩個加熱器同時加熱，可以使內(nèi)部反應(yīng)室的頂部和底部同時加熱，使內(nèi)部反應(yīng)室處于“熱壁狀態(tài)”，完全區(qū)別于常規(guī)MOCVD是“冷壁狀態(tài)”。本設(shè)備特別適合生長氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AIN)材料，尤其適合生產(chǎn)氮化鎵發(fā)光二極管。
【專利說明】一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積(M0CVD)設(shè)備，尤其是生長氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)材料的M0CVD設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]以氮化鎵(GaN)為代表的III族氮化物已經(jīng)成為一種重要的半導(dǎo)體材料。以GaN做成的發(fā)光二極管(LED)，已經(jīng)成為“半導(dǎo)體照明”的主要發(fā)展方向。
[0003]M0CVD是目前生產(chǎn)GaN-LED的唯一方法。從產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量等綜合考慮，水平式M0CVD設(shè)備是以后主流方向。
[0004]然而，水平式M0CVD設(shè)備也有它的缺點，就是反應(yīng)室“天棚”(國外叫“Ceiling”)也會沉積，而且這些沉積物還會卷皮、脫落、影響外延生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明就是為解決以上問題的，其核心思想是將反應(yīng)室的天棚也加熱，加熱溫度等于或略大于襯底托盤的溫度，而且還引入頂層氣體(氨氣、氮氣、氫氣或者它們的混合氣體)，將M0源與天棚之間隔開，阻止了 M0源向天棚的擴散，再加上天棚的溫度比襯底托盤溫度高100?200°C，此時天棚上即使有沉積也會由于溫度過高而升華掉，天棚上就不會有沉積物了。另外，由于反應(yīng)室的天棚也加熱，而且溫度與托盤的溫度接近，這樣在反應(yīng)室內(nèi)部溫度梯度比常規(guī)(冷壁)M0CVD小，可以減少由于“熱浮力”造成對氣體的擾動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，其結(jié)構(gòu)包括:長方形反應(yīng)室
(3)、托盤加熱器(1)、天棚加熱器(2)、襯底托盤(4)。
[0007]長方形反應(yīng)室(3)是一個水平反應(yīng)室，長寬比大于3，而寬高比一般大于5。它前端為氣體進入口，有2塊隔板，分隔成3個氣體進入口，中間為M0源入口，上下兩個入口為氨氣入口。在M0入口中通入M0源以及攜帶氣體——氫氣、氮氣或者氫氣/氮氣的混合氣。在氨氣入口中通入氨氣，或者氨氣與氫氣、氮氣的混合氣。長方形反應(yīng)室(3)的底部有1個圓孔:為托盤鑲嵌孔，其直徑略大于襯底托盤(4)的直徑，一般大2?4毫米即可。例如，如果襯底托盤(4)的直徑為150毫米，那么托盤鑲嵌孔的直徑為154毫米。長方形反應(yīng)室(3)的后端為尾氣出口，反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的尾氣從這里排出。
[0008]襯底托盤(4)是外延生長時放置襯底的地方，外形為圓形。襯底托盤(4)嵌入長方形反應(yīng)室(3)內(nèi)。襯底托盤(4)的下部與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(圖1中未畫出)相連。在進行外延生長時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動襯底托盤(4)旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速在每分鐘10?120轉(zhuǎn)之間。
[0009]托盤加熱器⑴固定在襯底托盤⑷下部，主要作用是給襯底托盤⑷加熱，使襯底托盤(4)維持在一定的溫度。
[0010]天棚加熱器(2)固定在長方形反應(yīng)室(3)的頂部，主要作用是給長方形反應(yīng)室(3)的天棚加熱，維持天棚的溫度，其中“天棚”指的是長方形反應(yīng)室的頂部。
[0011]托盤加熱器(1)、天棚加熱器(2)分別由兩個溫度控制器控制，兩個加熱器的溫度可以是一致的，也可以略有差異，依外延生長條件而定。
[0012]本發(fā)明最大的特點是:①長方形反應(yīng)室(3)的天棚也有一個加熱器，即天棚加熱器(2)，加熱溫度等于或略大于托盤加熱器(1)的溫度；②長方形反應(yīng)室(3)的前端有上下2個氨氣入口。在氨氣入口中通入氨氣，或者氨氣與氫氣、氮氣的混合氣,上層氨氣入口中的氣體將M0源與天棚之間隔開，這一層氣體阻止了 M0源向天棚的擴散，再加上天棚的溫度比襯底托盤溫度高100?200°C，此時天棚上即使有沉積也會由于溫度過高而升華掉，天棚上就不會有沉積物了。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的一種實施例結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種【具體實施方式】。這是一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，其結(jié)構(gòu)包括:長方形反應(yīng)室(3)、托盤加熱器(1)、天棚加熱器(2)、襯底托盤(4)。
[0015]長方形反應(yīng)室(3)是一個水平反應(yīng)室，長寬比大于3，而寬高比一般大于5。它前端為氣體進入口，有2塊隔板，分隔成3個氣體進入口，中間為M0源入口，上下兩個入口為氨氣入口。在M0入口中通入M0源以及攜帶氣體——氫氣、氮氣或者氫氣/氮氣的混合氣。在氨氣入口中通入氨氣，或者氨氣與氫氣、氮氣的混合氣。長方形反應(yīng)室(3)的底部有1個圓孔:為托盤鑲嵌孔，其直徑略大于襯底托盤⑷的直徑，一般大2?4毫米即可。例如，如果襯底托盤(4)的直徑為150毫米，那么托盤鑲嵌孔的直徑為154毫米。長方形反應(yīng)室(3)的后端為尾氣出口，反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的尾氣從這里排出。
[0016]襯底托盤(4)是外延生長時放置襯底的地方，外形為圓形。襯底托盤(4)嵌入長方形反應(yīng)室(3)內(nèi)。襯底托盤(4)的下部與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(圖中未畫出)相連。在進行外延生長時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動襯底托盤(4)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速在每分鐘10?120轉(zhuǎn)之間。
[0017]托盤加熱器⑴固定在襯底托盤⑷下部，主要作用是給襯底托盤⑷加熱，使襯底托盤(4)維持在一定的溫度。
[0018]天棚加熱器(2)固定在長方形反應(yīng)室(3)的頂部，主要作用是給長方形反應(yīng)室(3)的天棚加熱，維持天棚的溫度，其中“天棚”指的是長方形反應(yīng)室的頂部。
[0019]托盤加熱器(1)、天棚加熱器(2)分別由兩個溫度控制器控制，兩個加熱器的溫度可以是一致的，也可以略有差異，依外延生長條件而定。
[0020]本發(fā)明最大的特點是:①長方形反應(yīng)室(3)的天棚也有一個加熱器，即天棚加熱器(2)，加熱溫度等于或略大于托盤加熱器(1)的溫度長方形反應(yīng)室(3)的前端有上下2個氨氣入口。在氨氣入口中通入氨氣,或者氨氣與氫氣、氮氣的混合氣，上層氨氣入口中的氣體將M0源與天棚之間隔開，這一層氣體阻止了 M0源向天棚的擴散，再加上天棚的溫度比襯底托盤溫度高100?200°C，此時天棚上即使有沉積也會由于溫度過高而升華掉，天棚上就不會有沉積物了。
【權(quán)利要求】
1.一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，其特征在于:其結(jié)構(gòu)包括長方形反應(yīng)室(3)、托盤加熱器(I)、天棚加熱器(2)、襯底托盤(4);長方形反應(yīng)室(3)是一個水平反應(yīng)室；它前端為氣體進入口，有2塊隔板，分隔成3個氣體進入口，中間為MO源入口，上下兩個入口為氨氣入口 ；長方形反應(yīng)室(3)的底部有I個圓孔:為托盤鑲嵌孔，其直徑略大于襯底托盤(4)的直徑；長方形反應(yīng)室(3)的后端為尾氣出口，反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的尾氣從這里排出；襯底托盤(4)的外形為圓形，嵌入長方形反應(yīng)室(3)底部的托盤鑲嵌孔內(nèi)；托盤加熱器(I)固定在襯底托盤(4)下部，天棚加熱器(2)固定在長方形反應(yīng)室(3)的頂部，托盤加熱器(I)、天棚加熱器(2)分別由兩個溫度控制器控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，其特征在于:在MO入口中通入MO源以及攜帶氣體，其中攜帶氣體包括氫氣、氮氣或者氫氣和氮氣的混合氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種熱壁金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，其特征在于:在氨氣入口中通入氨氣,或者氨氣與氫氣、氮氣的混合氣體。
【文檔編號】C23C16/44GK204125530SQ201420531280
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】劉祥林 申請人:劉祥林