专利名称：一种带有控温装置的气体喷淋装置以及真空处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有机金属化学气相沉积(Metal Organic Chemical VaporDeposition,简称MOCVD)装置,更具体地,涉及ー种用于有机金属化学气相沉积装置中的气体喷淋结构。
背景技术：
有机金属化学气相沉积是制备半导体薄膜器件的ー种关键エ艺，包括各种微电子器件、薄膜光伏电池、发光二极管，都离不开MOCVDエ艺。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，最終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，在现有エ艺中，一般气体喷淋头都设有ー个贴合于其下方的水冷隔热板用于隔绝加热器产生的热量、抑制气体流道因剧烈的温度变化而引起的热变形，并且也可以防止气体由于高温提前分解。图I示出了根据现有技术的所述气体喷淋装置I的纵截面结构示意图。具体地，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、至少ー个第一气体流道11以及至少ー个第二气体流道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；所述冷却隔热板20包括第一配套通孔201以及第二配套通孔202，所述第一配套通孔201以及第二配套通孔202均贯通所述冷却隔热板20设置；所述第一配套通孔201与所述第一气体流道11相匹配，用以使所述第一气体流道11内的气体流过所述冷却隔热板20。所述第二配套通孔202与所述第二气体流道相匹配，用以使所述第二气体流道12内的气体流过所述冷却隔热板20。并且优选地，所述第一气体流道11与所述第二气体流道12之间平行并互相间隔开，所述第一配套通孔201与所述第二配套通孔202之间也平行并互相间隔开。所述冷却隔热板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。所述水冷隔热板虽然能够起到对气体喷淋头进行控温的目的，但是较低的温度也会反应产物在气体喷淋头的下表面沉积并形成污染，因此如何解决气体喷淋头在起到控温目的的同时又減少其下表面沉积而形成的污染就成了ー个十分必要的问题。
实用新型内容针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供ー种带有控温装置的气体喷淋装置。根据本实用新型的ー个方面，提供ー种带有控温装置的气体喷淋装置，用于真空处理装置中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、第一气体腔和第二气体腔，以及至少ー个第一气体流道，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；至少ー个第二气体流道，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平行井分开设置，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；其特征在于，还包括与所述气体喷淋头的下表面隔开设置的吸热板，用于吸收来自反应腔室内部的热量，所述吸热板设置有与所述第一气体流道以及第ニ气体流道相匹配的气体流通単元，使所述反应气体通过所述气体流通单元在反应腔室内部进行反应。优选地，所述吸热板平行于所述气体喷淋头的下表面，并且其面积与所述气体喷淋头的横截面面积相适应，从而覆盖住整个所述气体喷淋头的下表面，所述第一气体腔内的气体与所述第二气体腔内的气体在所述吸热板的下方混合。
优选地，所述气体流通単元包括与所述第一气体流道和第二气体流道的数量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大于所述第一气体流道、第二气体流道以及相邻的两个所述第一气体流道与第二气体流道之间的气体喷淋头的尺寸总和；并且，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。优选地，所述第二气体流道位于所述吸热板的上方。优选地，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。优选地，所述气体流通単元包括与所述第一气体流道和第二气体流道的数量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大于所述第一气体流道、第二气体流道以及相邻的两个所述第一气体流道与第二气体流道之间的气体喷淋头的尺寸总和；并且，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第一通孔，所述第一气体流道位于所述吸热板的上方。优选地，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。优选地，所述气体流通単元包括第二通孔以及第三通孔，所述第二通孔对应所述第一气体流道设置于所述气体喷淋头的下方，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第二通孔；所述第三通孔对应所述第二气体流道设置于所述气体喷淋头的下方，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第三通孔。优选地，所述吸热板由SiC材料制成。根据本实用新型的另ー个方面，还提供一种真空处理装置，其包括对被处理基板进行蚀刻的反应腔室；其特征在于，还包括所述气体喷淋装置，其配置于所述反应腔室内的上部。本实用新型通过提供ー种带有控温装置的气体喷淋头，其通过在气体喷淋头的下方隔开设置ー块SiC材料制成的吸热板屏蔽反应腔下部反应区域的高温辐射，吸热板在反应过程中保持高温所以不会有大量的沉积物，而且吸热板也不与上方的气体喷淋头直接固定连接所以也不会造成气体流道变形，气体喷淋头仍然保持相对低温。
通过阅读參照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I示出根据现有技术的所述气体喷淋装置的纵截面结构示意图；[0020]图2示出根据本实用新型的第一实施例的所述气体喷淋装置I的纵截面的局部结构示意图；图3示出根据本实用新型的第二实施例的所述气体喷淋装置I的纵截面的局部结构示意图；图4示出根据本实用新型的第三实施例的所述气体喷淋装置I的纵截面的局部结构示意图；图5示出根据本实用新型的第四实施例的所述气体喷淋装置I的纵截面的局部结构示意图；以及图6示出根据本实用新型的第一实施例的所述气体喷淋装置的结构示意图。
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
作进ー步的详细说明。图2示出了根据本实用新型的第一实施例的所述气体喷淋装置I的纵截面局部结构示意图。具体地，所述气体喷淋装置I主要应用于有机金属化学气相沉积(MOCVD)的エ艺中，其包括气体喷淋头10、第一气体腔(附图中未示出)和第二气体腔102，以及第ー气体流道11、第二气体流道12。其中，所述第一气腔设置于所述气体喷淋头10上方，并且连通于第一气体流道11。所述第一气体流道11自所述第一气体腔向下贯通至反应腔室(附图中未示出)，用于将来自于所述第一气体腔的第一反应气体导入反应腔室；所述第二气体流道12自所述第二气体腔102向下贯通至反应腔室，与所述第一气体流道11平行井分开设置，用于将来自于所述第二气体腔102的第二反应气体导入所述反应腔室。图2所示的气体喷淋装置I示出了所述气体喷淋头10、一个所述第一气体流道11以及ー个第二气体流道12，可以理解的是，所述气体喷淋装置I优选地包括多个所述第一气体流道11以及多个所述第二气体流道12，在此不予赘述。进ー步地，所述气体喷淋装置I还包括与所述气体喷淋头10的下表面隔开设置的吸热板3，所述吸热板3用于吸收来自反应腔室内部的热量。具体地，所述吸热板3平行于所述气体喷淋头10的下表面，并且其面积与所述气体喷淋头10的横截面面积相适应，从而覆盖住整个所述气体喷淋头10的下表面，所述第一气体腔内的气体与所述第二气体腔102内的气体在所述吸热板3的下方混合。更具体地，所述吸热板3设置有与所述第一气体流道11以及第二气体流道12相匹配的气体流通単元30，使所述第一反应气体以及第ニ反应气体通过所述气体流道单元30在反应腔室内部进行反应。进ー步地，所述吸热板3优选地由SiC材料制成，使用SiC材料可以有效地屏蔽反应区域的高温辐射，从而将热量均吸收至所述吸热板3上，并且由于所述吸热板3的高温，其表面也不会有大量的沉积物，进而減少所述吸热板3的清洗周期，此处不予赘述。进ー步地，在一个优选例中，所述气体流通単元30包括若干第一通孔301，所述第一通孔301的数量与所述第一气体流道11或所述第二气体流道12的数量相一致，从而使每个所述第一气体流道11以及第二气体流道12内部的反应气体通过所述吸热板3。具体地，所述第一通孔301的尺寸大于所述第一气体流道11、第二气体流道12以及相邻的两个第一气体流道11与第二气体流道12之间的所述气体喷淋头10的尺寸总和。其中，所述第一气体流道11贯穿延伸出所述第一通孔301使所述第一气体流道11内的第一反应气体直接沿所述第一气体流道11通向所述吸热板3下方的反应腔室；而所述第二气体流道12位于所述吸热板3的上方，所述第二气体流道12可以从所述第一通孔301中通过所述第二气体气体腔102内的第二反应气体。进而所述第一反应气体与所述第二反应气体在所述吸热板3的下方混合反应，此处不予赘述。图3示出了根据本实用新型的第二实施例的，所述气体喷淋装置I的纵截面局部结构示意图。本实施例可以理解为上述图2的一个变化例。具体地，所述第二气体流道12由所述第二气体腔102中向下贯穿所述气体喷淋头10并延伸出所述第一通孔301，而所述第一气体流道11也贯穿延伸出所述第一通孔301，即在同一个第一通孔301中同时延伸出相邻的两个所述第一气体流道11与第二气体流道12，由于所述第一气体流道11与所述第ニ气体流道12为互相分离的设置，因此所述第一反应气体与所述第二反应气体同样能够在所述吸热板3的下方混合反应。本领域技术人员理解，图3所示变化例并不影响本实用新型的实质内容，此处不予赘述。图4示出了根据本实用新型的第三实施例的，所述气体喷淋装置I的纵截面局部·结构示意图。本实施例可以理解为上述图2的另ー个变化例。具体地，所述第二气体流道12由所述第二气体腔102中向下贯穿所述气体喷淋头10并延伸出所述第一通孔301，而所述第一气体流道11位于所述吸热板3的上方，由于所述第二气体流道12直接将第二反应气体通向所述吸热板3的下方，而所述第一气体流道11中的第一反应气体可以从所述第一通孔301中通过所述吸热板3，因此所述第一反应气体与所述第二反应气体同样能够在所述吸热板3的下方混合反应。本领域技术人员理解，图4所示实施例并不影响本实用新型的实质内容，此处不予赘述。图5示出了根据本实用新型的第四实施例的，所述气体喷淋装置I的纵截面局部结构示意图。本实施例可以理解为上述图3的一个变化例。具体地，所述吸热板3的气体流道単元30包括第二通孔302以及第三通孔303，所述第二通孔302与所述第一气体流道
11相适应，其与所述第一气体流道11对应设置，所述第三通孔303与所述第二气体流道12相适应，其与所述第二气体流道12对应设置。更具体地，所述第一气体流道11贯穿延伸出所述第二通孔302，所述第二气体流道12贯穿延伸出所述第三通孔303，从而所述第一气体流道11内的第一反应气体与所述第二气体流道12内的第二反应气体可以在所述吸热板3的下方混合反应。本领域技术人员理解，图5所示实施例并不影响本实用新型的实质内容，此处不予赘述。图6示出了根据本实用新型的第一实施例的所述气体喷淋装置的结构示意图。具体地，所述吸热板3位于所述气体喷淋头10的下方，所述吸热板3与所述气体喷淋头10的下表面相隔开设施，以避免所述吸热板3上的热量影响到所述气体喷淋头10而使所述第一气体流道11与所述第二气体流道12产生热变形。进ー步地，在图6所示的优选例中，所述吸热板3与所述气体喷淋头10平行设置，其尺寸与所述气体喷淋头10相适应，从而遮住整个所述气体喷淋头10的下表面。更具体地，所述气体喷淋装置I包括多个所述第一气体流道11以及多个第二气体流道12(图6中未示出，可參考图I)，所述吸热板3包括气体流通装置30，所述气体流通装置30为多个第一通孔301，并且每个所述第一通孔301的尺寸大于ー个所述第一气体流道11、ー个第二气体流道12以及相邻的两个第一气体流道11与第ニ气体流道12之间的所述气体喷淋头10的尺寸总和，所述第一气体流道11贯穿延伸出所述第一通孔301，所述第二气体流道12位于所述吸热板3的上方，进而所述第一反应气体从所述第一气体流道11中直接流向所述吸热板3的下方，与从所述第一通孔301处通过的所述第二反应气体混合发生反应，此处不予赘述。以上对本实用新 型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
权利要求1.ー种带有控温装置的气体喷淋装置，用于真空处理装置中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、第一气体腔和第二气体腔，以及 至少ー个第一气体流道，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； 至少ー个第二气体流道，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平行井分开设置，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; 其特征在于，还包括 与所述气体喷淋头的下表面隔开设置的吸热板，所述吸热板设置有与所述第一气体流道以及第ニ气体流道相匹配的气体流通単元，使所述反应气体通过所述气体流通単元在反应腔室内部进行反应。
2.根据权利要求I所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述吸热板平行于所述气体喷淋头的下表面，并且其面积与所述气体喷淋头的横截面面积相适应，从而覆盖住整个所述气体喷淋头的下表面，所述第一气体腔内的气体与所述第二气体腔内的气体在所述吸热板的
3.根据权利要求2所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述气体流通単元包括与所述第一气体流道和第二气体流道的数量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大于所述第一气体流道、第二气体流道以及相邻的两个所述第一气体流道与第二气体流道之间的气体喷淋头的尺寸总和；并且，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。
4.根据权利要求3所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述第二气体流道位于所述吸热板的上方。
5.根据权利要求3所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。
6.根据权利要求2所述的气体喷淋装置，其特征在干，所述气体流通単元包括与所述第一气体流道和第二气体流道的数量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大于所述第一气体流道、第二气体流道以及相邻的两个所述第一气体流道与第二气体流道之间的气体喷淋头的尺寸总和；并且，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第一通孔，所述第一气体流道位于所述吸热板的上方。
7.根据权利要求6所述的气体喷淋装置，其特征在干，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第一通孔。
8.根据权利要求2所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述气体流通単元包括第二通孔以及第三通孔，所述第二通孔对应所述第一气体流道设置于所述气体喷淋头的下方，所述第一气体流道贯穿延伸出所述第二通孔；所述第三通孔对应所述第二气体流道设置于所述气体喷淋头的下方，所述第二气体流道贯穿延伸出所述第三通孔。
9.根据权利要求I所述的气体喷淋装置，其特征在于，所述吸热板由SiC材料制成。
10.ー种真空处理装置，用于有机金属化学气相沉积， 其特征在于，还包括根据权利要求I 9中任ー项所述气体喷淋装置，其配置于所述反应腔室内的上部。
专利摘要本实用新型提供一种带有控温装置的气体喷淋装置，其包括气体喷淋头、第一气体腔和第二气体腔，以及至少一个第一气体流道，自所述第一气体腔向下贯通至所述反应腔室；至少一个第二气体流道，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平行并分开设置；其还包括与所述气体喷淋头的下表面隔开设置的吸热板，所述吸热板设置有与所述第一气体流道以及第二气体流道相匹配的气体流通单元，使所述反应气体通过所述气体流通单元在反应腔室内部进行反应。本实用新型可以在降低气体喷淋装置的气体流道温度的同时，减少原本会出现与气体喷淋装置下表面的沉积物。
文档编号C23C16/455GK202610325SQ20122024800
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者姜勇, 周宁 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司