喷淋头及反应腔室的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷淋头及反应腔室。所述喷淋头包括第一气体腔室，所述第一气体腔室具有自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第二板为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道，反应气体经过预分配通道被分配在多个区域中，所述第一气体腔室具有多个第一气体通道，所述第一气体通道与预分配通道相连通，用于将第一气体腔室中的气体输送至反应区域，之后沿与各个预分配通道相连通的第一气体通道流向反应区域。如此由外部通入的气体先进行预分配，从而提高了反应气体在第一气体腔室中的均匀性，也进而改善了反应气体的稳定性。
【专利说明】喷淋头及反应腔室
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备【技术领域】，特别是一种喷淋头及反应腔室。
【背景技术】[0002]自GaN(氮化镓)基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED (发光二极管)研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注。
[0003]现有技术的白光LED的制造工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔内进行。通常，将III族源气体和V族源气体分别通入化学气相沉积反应腔内，III族源气体和V族源气体在反应腔内反应以在衬底上形成II1-V族材料薄膜。
[0004]现有技术的喷淋头请参考图1，包括多层气体腔室，例如包括第一气体腔室I和第二气体腔室2，或者其他数量，所述第一气体腔室I具有第一气体通道11，所述第二气体腔室2具有第二气体通道21，分别用于将来自气体腔室中的反应气体传送至所述喷淋头下方的反应区域。然后来自不同气体腔室中的反应气体在衬底上反应，从而形成所需要的膜层。
[0005]随着各类器件精密度的提高，目前需要在生产过程中严格把控成膜的质量，一个影响因素是反应气体的均匀性和稳定性，通常可以采用增加气体通道数量的方法来提高均匀性和稳定性。但是这一方面会使得喷淋头的构造复杂，制作难度加大，另一方面，由于气体腔室具有一定的空间，来自外部的气体管路通入反应气体后，在气体腔室中的反应气体也会分布不均匀，那么仅仅通过密布排列的气体通道，对解决气体的均匀性和稳定性是不
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[0006]因此，目前的喷淋头并不合理，需要对其进行改善。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种喷淋头及反应腔室，以解决现有技术中的喷淋头流出的反应气体的均匀性和稳定性差的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，所述喷淋头包括第一气体腔室，其中，所述第一气体腔室具有自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第二板为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道，反应气体经过预分配通道被分配在多个区域中，所述第一气体腔室具有多个第一气体通道，所述第一气体通道与预分配通道相连通，用于将第一气体腔室中的气体输送至反应区域。
[0009]相应的，本发明提供一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。
[0010]本发明提供的喷淋头及反应腔室，所述喷淋头的第一气体腔室包括自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第二板为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道，反应气体经过预分配通道被分配在多个区域中。相比现有技术，本发明提供的喷淋头中，使得由外部通入的气体先进行预分配，从而提高了反应气体在第一气体腔室中的均匀性，也进而改善了反应气体的稳定性，那么当反应气体从气体通道流出至反应区域时，能够获得较佳的分布情况，从而有利于提高成膜质量。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有技术的喷淋头的结构示意图；
[0012]图2为本发明一实施例的喷淋头的结构示意图；
[0013]图3为本发明一实施例的喷淋头第二板的结构示意图；
[0014]图4为本发明另一实施例的喷淋头第二板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合示意图对本发明的喷淋头及反应腔室进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0016]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0017]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0018]本发明的核心思想在于，提供一种喷淋头及反应腔室，所述喷淋头的第一气体腔室包括自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第一板和第二板之间具有预分配板。由于预分配板的存在，使得由外部通入的气体先进行预分配，从而提高了反应气体在第一气体腔室中的均匀性，也进而改善了反应气体的稳定性。
[0019]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的喷淋头及反应腔室作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0020]请参考图2，本发明提供一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，所述喷淋头包括第一气体腔室10,所述第一气体腔室10具有自上而下相对设置的第一板101和第二板102，所述第二板102为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道1021，反应气体经过预分配通道1021被分配在多个区域中，之后沿与各个预分配通道1021相连通的第一气体通道104流向反应区域。
[0021]由于，在本实施例中，是在预分配通道1021中使得反应气体进行预分配，故为了达到较好的效果，所述预分配通道1021为贯穿所述预分配板上下表面的条形通道，所述预分配通道1021的宽度优选为1-lOmm，相邻预分配通道1021之间的间距优选为5_30mm。相应的，为了减少或者避免气流的冲击，提高气流的稳定性，所述预分配板的厚度可以是1-50_。本实施例对所述预分配板的相关参数限定只是提供了较优的方案，在其他实施例中，根据不同的工艺过程和产品要求，所述预分配通道1021的排布情况并不限于此，例如所述预分配通道1021的宽度可以更大等。
[0022]进一步的，如图3所示，所述预分配板为圆形，所述预分配板在圆周方向被均匀分为多个扇形区域，每个扇形区域内的预分配通道1021关于该扇形区域内作为中线的半径呈轴对称排布。在本实施例中，所述预分配板分为四象限，每个象限的扇形区域中皆分布有多个预分配通道1021，呈轴对称排布的两个预分配通道1021在所述半径上共端点，形成“人”字型，在每个扇形区域中，所述预分配通道1021间隔均匀。
[0023]应当理解的是，所述预分配通道1021可以有多种形状及分布情况，又如，在一个实施例中，请参考图4，所述预分配通道1021在通道的延伸方向具有多个弯折，呈折线形。由图4中可知，也可以不对第二板做区域划分，即预分配通道1021可以从第二板的一端排列至相对的另一端。
[0024]请继续参考图1，所述喷淋头还包括位于所述第二板102下方的第三板201，所述第二板102与第三板201之间具有多个条状气体槽，所述第一气体通道104设置于所述条状气体槽的侧壁202中，具体的，所述条状气体槽的侧壁202对应于所述预分配通道1021，且厚度大于预分配通道1021的开口尺寸，而所述第一气体通道104位于所述条状气体槽的侧壁202中，且上端暴露于所述预分配通道1021。当条状气体槽的侧壁202贴靠于所述第二板时，所述预分配通道被密封，仅保留第一气体通道104以使得反应气体流出。较优的，所述条状气体槽的侧壁202与第二板102或者第三板201 —体成型，例如在本实施例中，采用的是所述条状气体槽的侧壁202与第三板201—体成型，具体的，所述条状气体槽的侧壁202朝向所述第二板102，相应的，第一气体通道104贯穿第三板201。在另一实施例中，也可以是所述条状气体槽的侧壁202 —体成型于所述第二板102朝向所述第三板201的一面。可以理解的是，所述条状气体槽的侧壁202也可以单独存在。为了提高密封性，可以在与第二板102或第三板 201的接触处设置密封圈。
[0025]如图1中所述，相邻的所述条状气体槽的侧壁202与所述第二板102和第三板201构成第二气体腔室20。在所述第三板201中插入有第二气体通道203，所述第二气体通道203连通第二气体腔室20和反应区域。例如对于MOCVD工艺而言，较佳的，所述第一气体腔室10中通入第一气体，所述第二气体腔室20中通入第二气体，所述第一气体为III族气体，例如三甲基镓等，所述第二气体为V族气体，例如氨气等。由于在反应中，III族气体的用量远小于V族气体的用量，则通入第一气体腔室10中由于预分配通道1021的作用，使得III族气体分配更为均匀，提高了利用率。
[0026]请接着参考图1，所述喷淋头还包括位于所述第三板201下方的第四板301，所述第三板201和第四板301间隔设置并且两者限定冷却腔室30，所述第一气体通道104和第二气体通道203皆贯穿所述冷却腔室30。所述冷却腔室30可以为液冷冷却腔或气冷冷却腔，优选的，可以是水冷冷却腔，以对所述第一气体腔室10、第二气体腔室20以及第一气体通道104和第二气体通道203进行冷却。
[0027]所述第一板101、第二板102、第三板201和第四板301可以是通过固定件固定在一起，例如，可以是采用螺丝或者销钉加以固定；或者，通过焊接连接在一起；也可以采用固定件和焊接相结合的方式加以固定。
[0028]基于上述实施例，本发明还提供一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体；其中，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。
[0029]本发明提供的喷淋头及反应腔室，所述喷淋头的第一气体腔室包括自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第二板为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道，反应气体经过预分配通道被分配在多个区域中。相比现有技术，本发明提供的喷淋头中，使得由外部通入的气体先进行预分配，从而提高了反应气体在第一气体腔室中的均匀性，也进而改善了反应气体的稳定性，那么当反应气体从气体通道流出至反应区域时，能够获得较佳的分布情况，从而有利于提高成膜质量。
[0030]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，所述喷淋头包括第一气体腔室，其特征在于，所述第一气体腔室具有自上而下相对设置的第一板和第二板，所述第二板为一预分配板，所述预分配板中具有多个预分配通道，反应气体经过预分配通道被分配在多个区域中，所述第一气体腔室具有多个第一气体通道，所述第一气体通道与预分配通道相连通，用于将第一气体腔室中的气体输送至反应区域。
2.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述预分配通道为贯穿所述预分配板上下表面的条形通道，预分配通道的宽度为1-lOmm，相邻预分配通道之间的间距为5-30mm。
3.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述预分配板为圆形，所述预分配板在圆周方向被均匀分为多个扇形区域，每个扇形区域内的预分配通道关于该扇形区域内作为中线的半径呈轴对称排布。
4.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，呈轴对称排布的两个预分配通道在所述半径上共端点，形成“人”字型。
5.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，每个扇形区域内的预分配通道间隔均匀。
6.如权利要求2所述的喷淋头，其特征在于，至少一个所述预分配通道在通道的延伸方向具有多个弯折，呈折线形。
7.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述喷淋头还包括位于所述第二板下方的第三板，所述第二板与第三板之间具有多个条状气体槽，所述条状气体槽的侧壁一端贴靠于所述预分配通道，所述第一气体通道设置于所述条状气体槽的侧壁中，相邻所述条状气体槽的侧壁与所述第二板和第三板构成第二气体腔室，所述第三板中插入有第二气体通道，所述第二气体通道连通 第二气体腔室和反应区域。
8.如权利要求7所述的喷淋头，其特征在于，所述条状气体槽的侧壁一体成型于所述第二板朝向所述第三板的一面。
9.如权利要求7所述的喷淋头，其特征在于，所述条状气体槽的侧壁一体成型于所述第三板朝向所述第二板的一面。
10.如权利要求8或9所述的喷淋头，其特征在于，所述喷淋头还包括位于所述第三板下方的第四板，所述第三板和第四板限定冷却腔室，所述第一气体通道和第二气体通道贯穿冷却腔室。
11.如权利要求10所述的喷淋头，其特征在于，所述第一板、第二板、第三板和第四板通过固定件固定在一起；或者，通过焊接连接在一起；或者采用固定件和焊接相结合的方式固定。
12.如权利要求10所述的喷淋头，其特征在于，所述第一气体腔室通入第一气体，所述第二气体腔室通入第二气体，所述第一气体为III族气体，所述第二气体为V族气体。
13.一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体；其特征在于，所述喷淋头为如权利要求1-12中任意一项所述的喷淋头。
【文档编号】C23C16/455GK103526185SQ201310516968
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】谭华强, 乔徽, 林翔, 苏育家 申请人:光达光电设备科技（嘉兴）有限公司