MOCVD反應系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種MOCVD反應系統(tǒng)，該反應系統(tǒng)包括反應腔、噴淋盤、加熱基座、加熱器、出氣口以及溫控裝置，所述溫控裝置將所述噴淋盤的溫度進行有效控制，從而有利于提高MOCVD沉積薄膜的質量，同時又減小工藝氣體消耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體薄膜沉積設備，尤其涉及一種MOCVD反應系統(tǒng)。
技術介紹
眾所周知，金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD，Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法已廣泛應用于制備發(fā)光二極管。MOCVD是制備化合物半導體薄膜的一項關 鍵技術，它利用較易揮發(fā)的有機物，如(^a(CH3)3等作為較難揮發(fā)的金屬原子的源反應物，與 NH3、AsH3等氫化物發(fā)生反應，在加熱的襯底上生成GaN、GaAs等薄膜，用于微電子或光電子 器件。現有的MOCVD反應系統(tǒng)包括反應腔；噴淋盤，設置于所述反應腔的頂部，其上設置有進氣口，所述進氣口用于輸入反應 氣體；加熱基座，位于所述反應腔的底部，置于一旋轉軸上；加熱器，對所述加熱基座進行加熱；以及出氣口，設置在所述反應腔的底部，用于排出反應副產物。在使用時，襯底置于所述加熱基座上，所述加熱基座可按中心旋轉，工藝氣體與金 屬有機化學物通過噴淋盤射入反應腔。MOCVD外延成膜過程如下MO源和工藝氣體在噴淋盤內混合并噴射注入到反應腔體，轉移至襯底表面；在沉積區(qū)域，高溫導致源分解和其他氣相反應，形成對膜生長和生成副產品有用 的前驅物；前驅物輸運至襯底生長表面；前驅物吸附在生長表面；前驅物擴散到成膜點；表面反應副產品從表面被吸走；反應副產品運輸到主氣流區(qū)域，遠離沉積區(qū)并從反應腔的出口流出。利用M0CVD，可以形成P型和N型摻雜的同質和異質半導體外延層和本征半導體外 延層，以及多量子阱有源層。采用噴淋盤可以使工藝氣體有良好的溫度均勻性并在襯底表 面均勻分布，從而可獲得膜厚與雜質分布均勻的外延層。然而，現有的MOCVD反應系統(tǒng)沒有噴淋盤溫度控制系統(tǒng)，從而使得噴淋盤的溫度 不能得到有效控制。如果噴淋盤的溫度太高(因噴淋盤與加熱基座距離太近)，MO源和工 藝氣體在噴淋盤內混合會導致源分解和其他氣相反應，反應生成物沉積在噴淋盤的內外表 面，有時會剝離掉在襯底表面，形成灰塵顆粒，嚴重時還會造成噴淋盤的噴氣孔堵塞；如果 噴淋盤的溫度太低，將使反應腔內襯底表面源分解和氣相反應速率降低，造成MO源和工藝 氣體的極大浪費。因此，有必要對現有的MOCVD反應系統(tǒng)進行改進。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種MOCVD反應系統(tǒng)，以提高MOCVD沉積薄膜的質量，同時 又減小工藝氣體消耗。為解決上述問題，本專利技術提出一種MOCVD反應系統(tǒng)，用于在襯底上淀積薄膜，該反 應系統(tǒng)包括反應腔；噴淋盤，設置于所述反應腔的頂部，包括一反應氣體混合腔，所述噴淋盤的頂部設 置有進氣口，工藝氣體及金屬有機物源通過所述進氣口進入所述反應氣體混合腔，并進行 混合；所述噴淋盤的底部設有多個通孔，混合后的工藝氣體及金屬有機物源通過所述通孔 噴出；加熱基座，位于所述反應腔的底部，置于一旋轉軸上，所述襯底置于所述加熱基座 上；加熱器，對所述加熱基座進行加熱；出氣口，設置在所述反應腔的底部，用于排出反應副產物；以及溫控裝置，將所述噴淋盤的溫度控制在40 400°C。可選的，所述溫控裝置將所述噴淋盤的溫度控制在150 200°C。可選的，所述溫控裝置為熱交換器。可選的，所述熱交換器包括液體溫控腔，設置在所述噴淋盤的頂部，且所述液體溫控腔的底部與所述噴淋盤 的頂部共用，所述液體溫控腔的一側設有液體進口，另一側設有液體出口 ；熱膨脹箱，提供循環(huán)液體；電加熱器，對所述循環(huán)液體進行加熱；離心泵，使所述加熱后的循環(huán)液體從所述液體進口進入所述液體溫控腔，通過所 述液體溫控腔的底部與所述噴淋盤進行熱交換，并從所述液體出口流出，進入所述熱膨脹 箱。可選的，所述加熱后的循環(huán)液體的溫度為40 400°C。可選的，所述加熱后的循環(huán)液體的溫度為150 200°C。可選的，所述循環(huán)液體為礦物油(Mineral Oil)、合成油(Synthetic Oil)、硅油 (Silicone Oil)、乙二醇水溶液(glycol/water)、工藝冷卻水(Process Cooling Water)中 的一種或多種。可選的，所述液體溫控腔內的循環(huán)液體的壓力為1 IOOpsig ；其中，psig中的 psi的含義為即磅力/平方英寸(pound per square inch)，psig中的g的指表壓(gauge)， 即壓力表顯示的數值。可選的，所述液體溫控腔內的循環(huán)液體的流量為10 1500gpm ；其中gpm的含義 為力口倉 / 分鐘(gallon per minute)。可選的，所述熱交換器還包括過濾器，所述過濾器在加熱之前對所述熱膨脹箱內 的控溫液體進行過濾。可選的，所述熱交換器還包括控制面板，所述控制面板對所述電加熱器的加熱溫 度進行設置。與現有技術相比，本專利技術提供的MOCVD反應系統(tǒng)包括反應腔、噴淋盤、加熱基座、 加熱器、出氣口以及溫控裝置，所述溫控裝置將所述噴淋盤的溫度進行有效控制，從而有利 于提高MOCVD沉積薄膜的質量，同時又減小工藝氣體消耗。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的MOCVD反應系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的噴淋盤的底部的結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術提出的MOCVD反應系統(tǒng)作進一步詳細說明。 根據下面說明和權利要求書，本專利技術的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常 簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本專利技術實施例的目的。本專利技術的核心思想在于，提供一種MOCVD反應系統(tǒng)，該反應系統(tǒng)包括反應腔、噴淋 盤、加熱基座、加熱器、出氣口以及溫控裝置，所述溫控裝置將所述噴淋盤的溫度進行有效 控制，從而有利于提高MOCVD沉積薄膜的質量，同時又減小工藝氣體消耗。請參考圖1至圖2，其中，圖1為本專利技術實施例提供的MOCVD反應系統(tǒng)的結構示意 圖，圖2為本專利技術實施例提供的噴淋盤的底部的結構示意圖，如圖1至圖2所示，本專利技術實 施例提供的MOCVD反應系統(tǒng)用于在襯底上淀積薄膜，該反應系統(tǒng)包括反應腔110;噴淋盤120，設置于所述反應腔110的頂部，包括一反應氣體混合腔121，所述噴淋 盤120的頂部設置有進氣口 122，工藝氣體及金屬有機物源通過所述進氣口 122進入所述反 應氣體混合腔121，并進行混合；所述噴淋盤120的底部設有多個通孔123，混合后的工藝氣 體及金屬有機物源通過所述通孔123噴出；加熱基座130，位于所述反應腔110的底部，置于一旋轉軸140上，所述襯底200置 于所述加熱基座130上；加熱器，對所述加熱基座130進行加熱；出氣口 150，設置在所述反應腔110的底部，用于排出反應副產物；以及溫控裝置，將所述噴淋盤120的溫度控制在40 400°C。其中，所述旋轉軸140可旋轉，從而帶動所述加熱基座130旋轉，使所述襯底200 上的薄膜沉積得更均勻。進一步地，所述溫控裝置將所述噴淋盤120的溫度控制在150 200°C。進一步地，所述溫控裝置為熱交換器。進一步地，所述熱交換器包括液體溫控腔161，設置在所述噴淋盤120的頂部，且所述液體溫控腔161的底部與 所述噴淋盤120的頂部共用，所述液體溫控腔161的一側設有液體進口 162，另一側設有液 體出口 163 ；熱膨脹箱，提供循環(huán)液體；電加熱器，對所述循環(huán)液體進行加熱；離心泵，使所述加熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種ＭＯＣＶＤ反應系統(tǒng)，用于在襯底上淀積薄膜，其特征在于，包括：反應腔；噴淋盤，設置于所述反應腔的頂部，包括一反應氣體混合腔，所述噴淋盤的頂部設置有進氣口，工藝氣體及金屬有機物源通過所述進氣口進入所述反應氣體混合腔，并進行混合；所述噴淋盤的底部設有多個通孔，混合后的工藝氣體及金屬有機物源通過所述通孔噴出；加熱基座，位于所述反應腔的底部，置于一旋轉軸上，所述半導體襯底置于所述加熱基座上；加熱器，對所述加熱基座進行加熱；出氣口，設置在所述反應腔的底部，用于排出反應副產物；以及溫控裝置，將所述噴淋盤的溫度控制在４０～４００℃。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：肖德元，張汝京，饒青，程蒙召，
申請(專利權)人：映瑞光電科技上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：31