专利名称：气体喷淋结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)装置,更具体地说，涉及一种用于化学气相沉积装置中的气体喷淋结构。
背景技术：
化学气相沉积是制备半导体薄膜器件的一种关键工艺，包括各种微电子器件、薄膜光伏电池、发光二极管，都离不开金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organicChemical Vapor D印osition，简称M0CVD)工艺。MOCVD的基本生长过程是，将反应气体从气源引入反应腔室，利用以加热器加热的衬底引发化学反应，从而在基片上生成单晶或多晶薄膜。在MOCVD过程中，薄膜生长所需要的反应物依靠气体运输(流动和扩散)到达生长表面，在运输过程的同时还发生着化学反应，最终生长粒子通过吸附和表面反应，结合进 薄膜晶格。
气体喷淋头用于将不同的反应气体(比如第一反应气体和第二反应气体)送入反应腔室，贴合于其下方的水冷隔热板用于隔绝加热器产生的热量、抑制气体流道因温度差异引起的热形变。如图I所示，现有技术中，气体喷淋头10和冷却隔热板20成相互独立型结构设计。气体喷淋头10包括第二气体腔102、至少一个第一气体流道11以及至少一个第二气体流道12，气体喷淋头10上方设有第一气体腔(附图未示出)；其中，第二气体腔102用于将第二反应气体以与第一反应气体不同的流道注入反应腔室；第一气体流道11包括上下对接的两个部分，即第一通道部111和第三通道部112，第一通道部111贯通气体喷淋头10，第三通道部112贯通冷却隔热板20设置；第二气体流道12，与第一气体流道111平行并互相间隔开，包括上下对接的两个部分，即第二通道部121和第四通道部122，第二通道部121自第二气体腔102向下贯通气体喷淋头10，第四通道部122贯通冷却隔热板20设置；其中，第三通道部和第四通道部为冷却隔热板20上的配套通孔，冷却隔热板20上还包括冷却液通道203，用于注入冷却液以抑制第一、第二气体流道11、12因温度引起的形变。通常，首先，由于机械加工存在精度上的误差，气体喷淋头10下表面和水冷隔热板20上表面不可能完美贴合；其次，当加热器工作时，冷却隔热板20上下表面存在温差，容易产生翘曲变形。由于上述因素，气体喷淋头10和冷却隔热板20之间的贴合面30处产生了缝隙40，导致不同的反应气体，在尚未进入反应腔室前，在这些缝隙40处就发生混合，进而发生化学反应生成固体颗粒，造成在气体喷淋头10和反应腔室侧壁上的沉积；一方面，这会影响化学气相沉积的效果，另一方面，需要经常对气体喷淋头和反应腔室进行清洗，需要占用生产时间并带来额外的开销。在化学气相沉积工艺中，引入一种可以避免反应气体在进入反应腔室前在气体喷淋头和水冷隔热板缝隙处发生化学反应的气体喷淋结构，是目前该领域研发的一个焦点目标。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于化学气相沉积工艺的、可以避免反应气体在进入反应腔室前混合并发生化学反应的气体喷淋结构。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下本实用新型第一方面提供了一种气体喷淋结构，用于向反应腔室导入反应气体以引起化学气相沉积反应，包括气体喷淋头10、第一气体腔和第二气体腔102，以及冷却隔热板20，贴合于气体喷淋头10下方，包括冷却液流道203，用于向该冷却液流道203注入冷却液以抑制气体喷淋结构因温差产生的热形变；至少一个第一气体流道11，自第一气体腔向下贯通至反应腔室，用于将来自于第一气体腔的第一反应气体导入反应腔室，其包括上下对接的第一通道部111和第三通道部112 ;至少一个第二气体流道12，自第二气体腔向下贯通至反应腔室，与第一气体流道11平行并分开设置，用于将来自于第二气体腔的第二反应气体导入反应腔室，其包括上下对接的第二通道部121和第四通道部122 ;其中，第一通道部111和第三通道部112对接的接口以及第二通道部121和第四通道部122对接的接口·偏离气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30。优选地，第一、第二通道部111、121均为气体管道，第一、第二通道部111、121向下越过气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30，分别嵌入相应的第三、第四通道部112、122。优选地，第一、第二通道部111、121嵌入第三、第四通道部112、122的深度大于等于第三、第四通道部112、122深度的2/3。优选地，第三、第四通道部112、122的截面直径分别超出第一、第二通道部111、121的截面直径，其超出的范围为O. 5-lmm。本实用新型第二方面提供了一种真空处理装置，用于金属有机化合物化学气相沉积，该真空处理装置包括本实用新型第一方面提供的气体喷淋结构。进一步地，该真空处理装置为MOCVD机台。本实用新型公开的气体喷淋结构，将气体喷淋头10的气体流道和水冷隔热板20的配套通孔对接的接口设置于偏离两者贴合面30的位置，从而可以避免反应气体在进入反应腔室前混合并发生化学反应，并且结构简单、加工便利。
图I为现有技术中气体喷淋头的纵剖面示意图；图2为本实用新型的气体喷淋结构的第一实施例的纵剖面示意图；图3为本实用新型的气体喷淋结构的第一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。如图2和图3所示，本实用新型公开的一种气体喷淋结构，用于MOCVD工艺中，包括气体喷淋头10和贴合于其下方的冷却隔热板20，第一气体腔和第二气体腔102，至少一个第一气体流道11及至少一个第二气体流道12，用于将第一反应气体和第二反应气体导入反应腔室，并利用以加热器加热的衬底来引发化学气相沉积反应，从而在基片上生成单晶或多晶半导体薄膜。本实用新型中，第二气体腔102设置于气体喷淋头10内部；第一气体流道11，自第一气体腔向下贯通至反应腔室，用于将第一反应气体导入反应腔室，其中，第一气体腔(未图示)设置于气体喷淋头10上方，其用于容纳第一气体；第二气体流道12，与第一气体流道11平行并互相间隔开，自第二气体腔102向下贯通至反应腔室，用于将第二反应气体以与第一反应气体不同的流道导入反应腔室。气体喷淋头10上方设有的第一气体腔，在附图中未示出；气体喷淋头10和冷却隔热板20虽然贴合在一起，但可以拆卸开来，以便更换清洗；冷却隔热板20上的冷却液通道203，用于注入冷却液以抑制第一、第二气体流道11、12因温度引起的形变。具体地，第一气体流道11包括上下对接的两部分，即第一通道部111和第三通道部112，第二气体流道12包括上下对接的两部分，即第二通道部121和第四通道部122。为避免反应气体在进入反应腔室前在气体喷淋头10和冷却隔热板20贴合面30的缝隙40处发生化学反应，本实用新型将第一气体流道11的第一通道部111与第三通道部112对接的接口、以及第二气体流道12的第二通道部121与第四通道部122对接的接口设计在偏离气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30的位置。这样一来，不论在气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30处有没有因热形变而产生的缝隙40，这种技术方案均可以避免反应气体在进入反应腔室前就因气体泄露等因素而发生化学反应；且本实用新型结构简单、加工便利。首先，可以采用如下的第一实施例实现上述技术方案第一气体流道11的第一通道部111、第二气体流道12的第二通道部121分别为气体管道构成，这些气体管道，即第一通道部111、第二通道部121向下延伸越过气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30，分别嵌入相应的第三、第四通道部112、122中。这时，反应气体进入反应腔室的出口，位于气体喷淋头10和冷却隔热板20贴合面30之下，接近于冷却隔热板20下表面；所以即使因机械加工误差或热形变而在气体喷淋头10和冷却隔热板20贴合面30处产生缝隙40，也不会有反应气体在进入反应腔室前即在该缝隙40处发生化学反应。其次，还可以采用如下的第二实施例第三、第四通道部112、122由气体管道构成，该第三、第四通道部112、122向上延伸越过气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30，并嵌入相应的第一、第二通道部111、121中，同样可以避免反应气体在进入反应腔室前即在前述的缝隙40处发生化学反应。本领域的技术人员可以想到的是，只要使气体流道不同部分之间对接的接口偏移气体喷淋头10和冷却隔热板20的贴合面30，即可确保原料气不会在进入反应腔室前即在贴合面30的缝隙40处混合并发生化学反应。不脱离本实用新型主旨的类似设计，均落在本实用新型的范围中。在本实用新型较佳的第一实施例中，第一通道部111、第二通道部121嵌入第三、第四通道部112、122的深度为第三、第四通道部112、122深度的10% 40%。第三、第四通道部112、122的直径应分别超出第一、第二通道部111、121的直径，以便于气体管道可以方便地嵌入第三、第四通道部112、122中并实现两者之间的紧密配合；为此，本实用新型将第三、第四通道部112、122的截面直径设置为分别超出第一、第二通道部111、121的截面直径O. 5-lmm。相应地，当采用本实用新型的第二实施例时，第三、第四通道部112、122向上嵌入第一、第二通道部111、121的深度为第一、第二通道部111、121深度的10% 40%。此时，第一、第二通道部111、121的截面直径设置为分别超出第三、第四通道部112、122的截面直径O. 5-lmm。在上述气体喷淋结构的实施例中，第一、第二气体流道11、12之间的间距为1cm。本实用新型提供的真空处理装置，用于金属有机化合物化学气相沉积，该真空处理装置包括本实用新型第一方面提供的气体喷淋结构。进一步地，该真空处理装置为MOCVD机台。以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型·的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种气体喷淋结构，用于向反应腔室导入反应气体以引起化学气相沉积反应，包括 气体喷淋头(10)、第一气体腔和第二气体腔(102)，其中，所述第一气体腔设置于所述气体喷淋头(10)上方，以及 冷却隔热板(20)，贴合于所述气体喷淋头(10)下方，包括冷却液流道(203)，用于向该冷却液流道(203)注入冷却液以抑制所述气体喷淋结构因温差产生的热形变； 至少一个第一气体流道(11)，自所述第一气体腔向下贯通至所述反应腔室，用于将来自于所述第一气体腔的第一反应气体导入所述反应腔室，其包括上下对接的第一通道部(111)和第三通道部(112)； 至少一个第二气体流道(12)，自所述第二气体腔向下贯通至所述反应腔室，与所述第一气体流道(11)平行并分开设置，用于将来自于所述第二气体腔的第二反应气体导入所述反应腔室，其包括上下对接的第二通道部(121)和第四通道部(122)； 其特征在于，所述第一通道部(111)和第三通道部(112)对接的接口以及所述第二通道部(121)和第四通道部(122)对接的接口偏离所述气体喷淋头(10)和冷却隔热板(20)的贴合面(30)。
2.根据权利要求I所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)均为气体管道，所述第一、第二通道部(111、121)向下越过所述气体喷淋头(10)和冷却隔热板(20)的贴合面(30)，分别嵌入相应的第三、第四通道部(112、122)。
3.根据权利要求2所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)嵌入第三、第四通道部(112、122)的深度为所述第三、第四通道部(112、122)深度的10% 40%。
4.根据权利要求2所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)的截面直径分别超出所述第一、第二通道部(111、121)的截面直径，其超出的范围为O. 5-lmm。
5.根据权利要求I所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)均为气体管道，所述第三、第四通道部(112、122)向上越过所述气体喷淋头(10)和冷却隔热板(20)的贴合面(30)，分别嵌入相应的第一、第二通道部(111、121)。
6.根据权利要求5所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)嵌入第一、第二通道部(111、121)的深度为所述第一、第二通道部(111、121)深度的10% 40%。
7.根据权利要求5所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)的截面直径分别超出所述第三、第四通道部(112、122)的截面直径，超出的范围为O. 5-lmm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的气体喷淋结构，其特征在于，所述第一、第二气体流道(11、12)之间的间距为1cm。
9.一种真空处理装置，用于金属有机化合物化学气相沉积，其特征在于，所述真空处理装置包括权利要求I所述的气体喷淋结构。
10.根据权利要求9所述的真空处理装置，其特征在于，所述真空处理装置为MOCVD机台。
专利摘要一种气体喷淋结构，包括气体喷淋头、第一气体腔、第二气体腔、冷却隔热板；以及至少一个第一气体流道，自第一气体腔向下贯通至化学气相沉积反应腔室，用于将第一反应气体导入反应腔室，其包括上下对接的第一通道部和第三通道部；至少一个第二气体流道，自第二气体腔向下贯通至反应腔室，与第一气体流道平行并分开设置，用于将第二反应气体导入反应腔室，其包括上下对接的第二通道部和第四通道部；其中，第一通道部和第三通道部对接的接口以及第二通道部和第四通道部对接的接口偏离气体喷淋头和冷却隔热板的贴合面。本实用新型可以避免反应气体在进入反应腔室前混合并发生化学反应，并且结构简单、加工便利。
文档编号C23C16/455GK202595270SQ201220222250
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者姜勇 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司