专利名称：Mocvd设备反应器的喷淋头及其连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷淋头，具体来说，本发明涉及ー种MOCVD设备反应器的喷淋头。
背景技术：
金属有机化学气相沉积设备(简称M0CVD)是以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种III -V族、II -VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料的エ艺设备。喷淋头作为MOCVD设备最核心的部件，对整机的设计与制造具有决定性的作用。图I示出了现有MOCVD反应器中使用的常规喷淋头结构，包括底层101、中间层106以及顶盖107。其中间层103设置V族气体通道106，底层101和中间层106焊接。图 2图示了现有喷淋头底层101的结构，从图I和图2中我们可以看出其结构有以下几个缺陷一、底层101在焊接中变形较大，因底层101为ー薄板形式的零件，其强度不好，并在焊接的过程中易造成较大的变形。而在实际生产中，喷淋头的底层101的底面102的平整度对外延片生长的好坏有决定性的影响。ニ、为焊接底层101与中间层103，必然会产生一条环形焊缝104，该焊缝处于冷却水环形通道105下方；在长时间高温下工作，很容易产生冷却水泄漏，而一旦发生此问题，只能将喷淋头报废，产生巨大的经济损失。
发明内容
后述内容的目的在于提供ー种MOCVD设备反应器的喷淋头，減少底层和中间层焊接带来的不利影响。为实现所述目的的MOCVD设备反应器的喷淋头，包括喷淋组件、顶盖组件，顶盖组件包括顶盖，喷淋组件包括连接在一起的底层、中间层和顶层，底层和中间层之间形成冷却水通道、冷却水腔，中间层和顶层之间形成V族气体腔体，顶层和顶盖之间形成III族气体腔体，其特点是，底层为内凹形一体件，具有底壁和自底壁凸出的圈围侧壁，中间层的外侧面和底层的圈围侧壁的内侧面焊接。所述的喷淋头，其进ー步的特点是，在圈围侧壁的内侧具有第一内侧面、轴肩平面和第二内侧面，第一内侧面、轴肩平面以及第二内侧面形成台阶形面，对应该台阶面，中间层的外侧面也设置有台阶面，中间层的台阶面和底层的台阶面配合以使中间层定位在底层之上，并且借助于两台阶面中对应的一个或多个面的焊接以使中间层焊接在底层之上。所述的喷淋头，其进ー步的特点是，在底层的底壁上有环形筋条，该环形筋条、底壁、圈围侧壁的内侧面以及中间层的下表面之间合成环形的冷却水通道，该环形筋条、底壁以及中间层的表面之间合成冷却水腔，所述冷却水通道由设置在所述底壁上的挡水筋条分隔成进水通道和出水通道，所述环形筋条有缺ロ以分别形成有进水通道的出口以及出水通道的入口。
所述的喷淋头，其进ー步的特点是，在各缺ロ处设置有导向筋条以将冷却水导向到冷却水腔。所述的喷淋头，其进ー步的特点是，两处挡水筋条间隔180度分布，及进水通道的出口、出水通道的入口间隔180度分布。所述的喷淋头，其进一步的特点是，III族毛细管、V族毛细管穿过中间层的底壁、冷却水腔和底层的底壁。所述的喷淋头，其进一步的特点是，通往V族气体腔体的V族气体通道包括依次接通的底层的圈围侧壁上的孔、顶盖侧壁上的孔以及中间层侧壁上的孔。
所述的喷淋头，其进ー步的特点是，通往III族气体腔体的III族气体通道包括依次接通的底层的圈围侧壁上的孔、顶层侧壁上的孔和III族气体配流环。所述的喷淋头，其进ー步的特点是，III族气体配流环为ー圆环形，以将III族气体均匀地分配至II I族气体腔体。为实现所述目的的MOCVD设备反应器的喷淋头的连接结构，用于连接喷淋头的喷淋组件的底层和中间层，其特点是，包括在为一体件的底层的底壁凸出的圈围侧壁和中间层的外侧面，该圈围侧壁的内侧面和该外侧面相焊接。所述的连接结构，其特点是，在圈围侧壁的内侧具有第一内侧面、轴肩平面和第二内侧面，第一内侧面、轴肩平面以及第二内侧面形成台阶形面，对应该台阶面，中间层的外侧面也设置有台阶面，中间层的台阶面和底层的台阶面配合以使中间层定位在底层之上，并且借助于两台阶面中对应的一个或多个面的焊接以使中间层焊接在底层之上。喷淋头底层为ー内凹形整体加工零件，提高了底层的强度，较大的減少了在焊接过程中产生在的变形。底层与中间层的焊缝移到了相对于底层的底壁较远的第一侧壁和轴肩平面，因此减小了或者对于底壁的平整度实质上没有影响，而底壁则无焊缝，冷却水的泄漏问题得到了彻底解決。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中图I是现有MOCVD反应器的喷淋头的剖面图；图2是现有MOCVD反应器的喷淋头底层的轴测图；图3是本发明喷淋头的剖面图；图4是本发明喷淋头底层的轴测图；图5是本发明喷淋头的立体装配图；图6是本发明喷淋头喷淋组件的剖面图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进ー步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
如图3和图5所示，本发明实施例中的MOCVD反应器的喷淋头包括喷淋组件I和顶盖组件2。喷淋组件I包括连接在一起的底层11、中间层12和顶层13。顶盖组件2包括顶盖21。图3图示了喷淋头的剖面结构，图4是图示了底层的结构，图6示出了喷淋组件的剖面图。如图3、图4和图6所示，底层11为ー内凹形整体加工零件，具有底壁119和自底壁119凸出的圈围侧壁120，在圈围侧壁120的内侧有第一内侧面116、轴肩平面117以及第ニ内侧面118。在底壁119的内壁面设置有环形筋条111、挡水筋条112以及导向筋条113。第一内侧面116、轴肩平面117以及第二内侧面118形成台阶面。环形筋条111和第二内侧面118之间形成冷却水环形通道35，该冷却水环形通道35由两个挡水筋条112隔断成进水通道37和出水通道38，环形筋条111上有分别对应进水通道37的缺ロ(出口)114以及对应出水通道38的缺ロ(入口)115，以使进水通道37、出水通道38分别和后述的冷却水腔体36相通。 中间层12具有底壁121和自底壁121凸出的圈围侧壁122，底壁121为孔板结构，其上分布插设有III族毛细管14、V族毛细管15，圈围侧壁122的上侧由顶层13封盖，顶层13也同时被III族毛细管14插入。对应底层11的圈围侧壁120的内侧的前述台阶面，中间层12的圈围侧壁122的外侧也有台阶面，两个台阶面配合，以使中间层12定位在底层11上，且借助于ニ个台阶面中的一个或多个面的焊接来固定连接中间层12和底层11，以保证冷却水腔36和前述冷却水环通道35的密封性能。顶层13和中间层12之间的腔体为V族气体腔体34，中间层12和底层11之间的腔体为冷却水腔体36。在中间层12的圈围侧壁122上连接进水管16、出水管17。如图3所示，顶盖组件21覆盖在喷淋组件I之上，顶盖21的下侧有内凹，顶盖21和喷淋组件I的顶层13之间设置有密封圈5，借此在顶盖21和顶层13之间形成III族气体腔体32。顶盖21还覆盖在喷淋组件I的底层11的圈围侧壁120之上，圈围侧壁120上形成有轴向孔331，顶盖21上形成有曲折孔332，相应地，中间层12上形成有径向孔333，孔331、332、333接通，从而形成V族气体通道33，V族气体通道33和V族气体腔体34接通。V族或III族气体通道33、31在顶盖21和中间层12、顶盖21和底层11之间的结合部位设置O形密封圈4，以保证密封。继续參照图3，在喷淋组件I的底层11的圈围侧壁120上还形成轴向孔310，在顶盖21上形成有径向孔312，孔310、312接通，孔312与III族气体配流环22接通，从而形成III族气体通道31，III族气体通道31和III族气体腔体32接通。工作吋，III族气体从III族气体通道31进入到III族气体气体腔体32，再从III毛细管组14进入到反应腔；同时，V族气体从V族气体通道33进入到V族气体腔体34，再从V族毛细管组15进入到反应腔。冷却水从进水管16进入到进水通道37，再进入到冷却水腔体36，从出水通道38流出，经由出水管道17排出。在本发明的较佳实施例中，在进水通道37与出水通道38底部设置导向筋条113 ；所述挡水筋条112、导向筋条113均为两处，进水通道的出口 114与出水通道的入口 115，按180°环形陈列排布。图5图示了本发明实施例的喷淋头的装配关系，由喷淋组件I、顶盖组件2、0形密封圈3、O形密封圈4、O形密封圈5、定位销6、螺钉7等可组装成ー喷淋头组成。喷淋组件I安装在MOCVD腔体上，并通过O形密封圈3密封；顶盖组件2通过定位销6安装在喷淋组件I上，并用螺钉7与喷淋组件I连结。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
权利要求
1.MOCVD设备反应器的喷淋头，包括喷淋组件、顶盖组件，顶盖组件包括顶盖，喷淋组件包括连接在一起的底层、中间层和顶层，底层和中间层之间形成冷却水通道、冷却水腔，中间层和顶层之间形成V族气体腔体，顶层和顶盖之间形成III族气体腔体，其特征在于，底层为内凹形一体件，具有底壁和自底壁凸出的圈围侧壁，中间层的外侧面和底层的圈围侧壁的内侧面焊接。
2.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在于，在圈围侧壁的内侧具有第一内侧面、轴肩平面和第二内侧面，第一内侧面、轴肩平面以及第二内侧面形成台阶形面，对应该台阶面，中间层的外侧面也设置有台阶面，中间层的台阶面和底层的台阶面配合以使中间层定位在底层之上，并且借助于两台阶面中对应的一个或多个面的焊接以使中间层焊接在底层之上。
3.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在干，在底层的底壁上有环形筋条，该环形筋条、底壁、圈围侧壁的内侧面以及中间层的下表面之间合成环形的冷却水通道，该环形筋条、底壁以及中间层的表面之间合成冷却水腔，所述冷却水通道由设置在所述底壁上的挡水筋条分隔成进水通道和出水通道，所述环形筋条有缺ロ以分别形成有进水通道的出ロ以及出水通道的入口。
4.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，在各缺ロ处设置有导向筋条以将冷却水导向到冷却水腔。
5.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在干，两处挡水筋条间隔180度分布，及进水通道的出口、出水通道的入口间隔180度分布。
6.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在干，III族毛细管、V族毛细管穿过中间层的底壁、冷却水腔和底层的底壁。
7.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在于，通往V族气体腔体的V族气体通道包括依次接通的底层的圈围侧壁上的孔、顶盖侧壁上的孔以及中间层侧壁上的孔。
8.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在于，通往III族气体腔体的III族气体通道包括依次接通的底层的圈围侧壁上的孔、顶层侧壁上的孔和III族气体配流环。
9.如权利要求8所述的喷淋头，其特征在于III族气体配流环为ー圆环形，以将III族气体均匀地分配至III族气体腔体。
10.MOCVD设备反应器的喷淋头的连接结构，用于连接喷淋头的喷淋组件的底层和中间层，其特征在于，包括在为一体件的底层的底壁凸出的圈围侧壁和中间层的外侧面，该圈围侧壁的内侧面和该外侧面相焊接。
11.如权利要求10所述的连接结构，其特征在于，在圈围侧壁的内侧具有第一内侧面、轴肩平面和第二内侧面，第一内侧面、轴肩平面以及第二内侧面形成台阶形面，对应该台阶面，中间层的外侧面也设置有台阶面，中间层的台阶面和底层的台阶面配合以使中间层定位在底层之上，并且借助于两台阶面中对应的一个或多个面的焊接以使中间层焊接在底层之上。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种OCVD设备反应器的喷淋头及其连接结构，减少底层和中间层在底面焊接带来的不利影响。其中，喷淋头包括喷淋组件、顶盖组件，顶盖组件包括顶盖，喷淋组件包括连接在一起的底层、中间层和顶层，底层和中间层之间形成冷却水通道、冷却水腔，中间层和顶层之间形成V族气体腔体，顶层和顶盖之间形成III族气体腔体，底层为内凹形一体件，具有底壁和自底部凸出的圈围侧壁，中间层的外侧面和底层的圈围侧壁的内侧面焊接。
文档编号C23C16/455GK102691051SQ20121020472
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者丁云鑫, 周永君, 徐小明, 邬建伟 申请人:杭州士兰明芯科技有限公司