一种化学气相沉积装置及其温控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学气相沉积技术领域，特别涉及一种化学气相沉积装置及其温控方法。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积(Chemical vapor deposit1n，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术，其通过化学气相沉积装置得以实现。具体地，CVD装置通过进气装置将反应气体通入反应室中，并控制反应室的压强、温度等反应条件，使得反应气体发生反应，从而完成沉积工艺步骤。为了沉积所需薄膜，一般需要向反应室中通入多种不同的反应气体，且还需要向反应室中通入载气或吹扫气体等其他非反应气体，因此在CVD装置中需要设置多个进气装置。以下以金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n，M0CVD)装置为例，介绍现有技术中包括多个进气装置的CVD装置。
[0003]MOCVD主要用于氮化镓、砷化镓、磷化铟、氧化锌等II1-V族，I1-VI族化合物及合金的薄层单晶功能结构材料的制备，随着上述功能结构材料的应用范围不断扩大，MOCVD装置已经成为化学气相沉积装置的重要装置之一。MOCVD —般以II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源等作为反应气体，用氢气或氮气作为载气，以热分解反应方式在基板上进行气相外延生长，从而生长各种I1-VI化合物半导体、πι-v族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。由于II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源的传输条件不同，因此需要通过不同的进气装置分别将II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源传输至基板上方。
[0004]现有技术中的MOCVD装置一般包括:反应腔；设置于反应腔底部一转轴上的基座，用于支撑一个或多个待处理基片；加热单元，用于加热所述基座与基片，所述加热单元具有控制回路；位于所述反应腔顶部的喷淋组件，包括气体分配单元和进气管路，所述气体喷淋组件与所述基座之间形成反应区；所述气体喷淋组件分别将II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源传输分配至所述反应区内；设置于气体喷淋组件上用于封闭反应腔的盖体。
[0005]现有技术中MOCVD装置将III族金属有机源和V族氢化物源气体加热到同一温度，最终反应沉积的薄膜的质量很差，且薄膜沉积速率低、生产成本高。在除MOCVD装置之外的其他CVD装置中，也存在不同反应气体所需的加热温度不同的情况，当将这些不同反应气体加热到同一温度，同样地，最终反应沉积的薄膜质量很差，且薄膜沉积速率低、生产成本高。类似地，在其他的CVD装置中，也存在不同反应气体需要不同温度的情况。
[0006]因此，便出现了包含冷却机构的CVD装置，通过冷却机构来分别控制和调节不同反应气体的温度，从而为不同的反应气体提供不同的温度，实现最佳的反应条件。
[0007]参见公开号为CN102877040中国专利，其公开了一种供气装置及应用该装置的化学气相沉积装置，包括:一载盘，承载至少一基板；以及一供气装置，该载盘与该供气装置之间形成一反应空间，该供气装置提供多个反应物到该反应空间进行一反应后，产生至少一生成物到该至少一基板上，该供气装置包括:多个反应物管路，分别承载该些反应物；及多个温控管路，该些温控管路与该些反应物管路接触，以控制该些反应物的温度。还包括一加热单元，提供该反应空间所进行该反应的温度，该载盘位于该加热单元与该供气装置之间。还包括:一盖体，位于该供气装置上方，该些反应物由该盖体外部通过该盖体送到该些反应物管路。每一该些温控管路上还包括至少一温度传感器。每一该些反应物管路上还包括至少一温度传感器。每一该些温控管路分别位于多个区域，根据不同区域状况，每一该些温控管路对应调整内部一流体的一流量速度或一流体温度。
[0008]但化学沉积装置在反应过程中，由于加热单元的加热及反应气体对热的传导，会导致喷淋组件本身的温度上升，从而喷淋组件自身温度的升高又反作用于反应气体本身，导致对冷却机构难以实现按照预计设计对不同反应气体进行精确的温度控制。
[0009]因此，如何对喷淋组件自身实现温度控制和调节，从而实现按照预计设计对不同反应气体进行精确的温度控制就成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种化学气相沉积装置，对喷淋组件自身实现精确的温度控制和调节。
[0011]为解决上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积装置，包括:
[0012]反应腔，用以对放置于所述反应腔内的基片进行处理；
[0013]基座，设置于所述反应腔内部，所述基座用于支撑一个或多个待处理的基片；
[0014]加热单元，用于加热所述基座与所述基片，所述加热单元具有控制回路；
[0015]气体喷淋组件，设置于所述反应腔的顶部，所述气体喷淋组件包括第一进气装置和第二进气装置，所述气体喷淋组件与所述基座之间形成反应区；所述气体喷淋组件将反应气体分配至所述反应区内；
[0016]盖体，用于封闭所述反应腔，所述盖体包含一冷却装置，所述冷却装置设置在所述喷淋组件背离所述基座的一侧；所述气体喷淋组件位于所述盖体与所述基座之间；
[0017]所述盖体和所述气体喷淋组件之间形成有狭缝；
[0018]第一温度测量装置，用于测量所述气体喷淋组件的温度；
[0019]温控供气装置，用以将混合载气供应至所述狭缝中，所述混合载气包括第一载气和第二载气，所述温控供气装置根据所述气体喷淋组件的温度，相应调整所述第一载气与所述第二载气的配比。
[0020]优选的，所述第一进气装置和所述冷却装置之间设置有第一间隔件，在所述第二进气装置和所述冷却装置之间设置有第二间隔件。
[0021]优选的，所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置。
[0022]优选的，所述第一间隔件的热传导系数大于所述第二间隔件的热传导系数。
[0023]优选的，所述第一进气装置通过所述第一间隔件与所述冷却装置进行热交换，所述第二进气装置通过所述第二间隔件进行热交换。
[0024]优选地，所述第一载气包括氢气或氦气中的至少一种，所述第二载气包括氮气或氩气中的至少一种。所述混合载气中第一载气的比例越高，所述第一温度测量装置所测得的温度越低。
[0025]进一步地，所述温控供气装置根据所述第一温度测量装置测量的气体喷淋组件温度供应所述的混合载气。
[0026]进一步地，所述反应腔还具有一用于测量所述基片温度的第二温度测量装置。所述温控供气装置根据所述第二温度测量装置测量的基片温度供应所述混合载气。
[0027]优选地，所述第一温度测量装置温度传感器与第二温度测量装置包括附接的热电偶或使用基于红外辐射、荧光或高温测定法的非接触式温度测量工具中的至少一种。
[0028]优选地，所述狭缝宽度小于5mm。
[0029]优选的，所述CVD装置可以为MOCVD装置、LPCVD装置、PCVD装置或ALD装置中的一种或多种。
[0030]优选的，所述III 族金属有机源包括 Ga (CH3) 3、In (CH3) 3、Al (CH3) 3、Ga (C2H5) 3 气体中的一种或多种，其分解温度大于或等于35°C且小于或等于600°C。
[0031]优选的，所述V族氢化物源包括NH3、PH3、AsH3气体中的一种或多种，其分解温度大于或等于135°C且小于或等于800°C。因此，为达到最佳的薄膜沉积效果，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400之间的温度差应大于或等于100°C且小于或等于600°C。
[0032]优选的，所述第一进气装置包括第一上表面，所述第一上表面通过所述第一间隔件与冷却装置接触，所述第二进气装置包括第二上表面，所述第二上表面通过所述第二间隔件与冷却装置接触。
[0033]优选的，所述第一进气装置还包括与所述第一表面相对的第一下表面，所述第二进气装置还包括与所述第一表面相对的第二下表面；优选地，所述第一上表面与所述第一下表面的比率大于所述第二上表面与所述第二下表面的比率。
[0034]优选的，所述第一间隔件的材料可以为石墨、碳化硅，还可以是石墨和碳化硅复合材料或碳化硅叠层材料，所述第二间隔件的材料成分可以包括钢。优选地，所述第一间隔件的材料为石墨，所述第二间隔件的材料为不锈钢。
[0035]优选的，所述第一间隔件的厚度可以大于或等于0.1mm且小于或等于2mm，如:0.lmm、0.5mm、Imm或2mm ;所述第二间隔件的厚度也可以大于或等于0.1mm且小于或等于2mm,如:0.1mm.0.5mm、Imm 或 2mm0
[0036]所述第一间隔件的厚度与所述第二间隔件的厚度可以相同，也可以不同。优选地，所述第一间隔件的厚度小于第二间隔件的厚度，从而可以进一步使得第一进气装置的温度小于第二进气装置的温度。
[0037]优选的，所述第一间隔件的热传导系数可以大于或等于第一进气装置的热传导系数，第二间隔件的热传导系数也可以大于或等于第二进气装置的热传导系数，所述第一进气装置的热传导系数可以大于或等于所述第二进气装置的热传导系数。
[0038]优选的，当第一进气装置的