[发明专利]一种材料气相外延用方形喷头结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在衬底上化学气相沉积法（CVD）的装置及方法，尤其涉及一种氢化物气相外延（HVPE）里使用的喷头设计。

背景技术

氢化物气相外延（HVPE）技术具有生长速度快，生产成本低等特点，非常适用于Ⅲ族-氮化物半导体材料生长，比如氮化镓（GaN）晶片的大批量生产。随着对于LED、LD、晶体管和集成电路的需求增加，沉积高质量Ⅲ族-氮化物薄膜的效率呈现出更大的重要性。为了增加产量和生产能力，期望在较大的衬底和/或更多衬底以及较大沉积区域之上的前驱物均匀混合。这些因素非常重要，由于其直接影响生产电子装置的成本并且因而影响器件在市场中的竞争力。

并且目前氢化物气相外延（HVPE）技术所使用的喷头结构大多数为圆形结构，在小尺寸衬底或者少数衬底的生长上具有一定优势。当衬底尺寸变大或者个数增加时，由于圆形喷头的结构限制，前驱物的混合不够均匀，或者覆盖面积过小，而不适合用于在大尺寸衬底或者多数量衬底的生长上，但目前半导体生长设备上的喷头结构在大尺寸/大沉积面积上的使用上具有一定局限性，前驱物在大尺寸衬底/大沉积面积上的均匀性不佳及生产效率过低，所以对于氢化物气相外延（HVPE）技术所使用的喷头进行改进是十分有必要的。

发明内容

本发明的目地在于针对现有技术存在的不足，解决在较大的衬底和较大的沉积区域之上提供均匀的前驱物混合问题，提供一种方形喷头结构，使第一前驱物，第二前驱物，各种保护性气体在反应区域内充分混合后形成较为均匀的流场。

为实现上述目的，本发明公开了一种材料气相外延用方形喷头结构，通过以下的技术方案加以实现：

一种材料气相外延用方形喷头结构，包含有方形喷头，所述方形喷头内设有多个相互独立的隔离区域，隔离区域呈上下结构依层排布，相邻隔离区域之间形成独立腔体并且相互隔离，方形喷头顶部设有与隔离区域连通的输入管道，隔离区域底部设有多个气体喷管，气体喷管的喷口设于方形喷头底部，隔离区域底部设有同芯间隔式气体喷管，上层隔离区域的喷口位于间隔式气体喷管的中心喷管底端，中间的隔离区域的喷口位于间隔式气体喷管的中心喷管外侧，底层隔离区域的喷口位于间隔式气体喷管最外层，各喷口为间隔式相互隔离。

在其中一些实施例中，所述输入管道上设有检测并控制进气流速和流量的控制器，控制器监控进气管道内气体的流速、流量并调节使其均匀流场，各种气体隔离开来予以管控。

在其中一些实施例中，所述喷头的外观为方形，采用多个喷头联合使用，组成较大的喷头区域，喷头使用石英材质。

在其中一些实施例中，所述所述方形喷头顶部设有氮气管道、氯化镓管道、氨气管道，方形喷头上部设有氯化镓隔离区域，方形喷头中部设有氮气隔离区域，方形喷头下部设有氨气隔离区域，氮气管道独立连通氮气隔离区域，氯化镓管道独立连通氯化镓隔离区域，氨气管道独立连通氨气隔离区域，各隔离区域底部设有多个同心圆环喷管，同心圆环喷管喷口位于方形喷头底部，上层氯化镓隔离区域的氯化镓喷口位于同心圆环喷管中心，中层氮气隔离区域的氮气喷口位于同心圆环喷管的氯化镓喷口外侧，下层氨气隔离区域的氨气喷口位于同心圆环喷管最外层，各喷口为间隔式相互隔离。

本发明通过方形的喷头结构，独立的隔离区域，以及多个喷头联合使用的方式，可使前驱物以及各种气体混合后均匀沉积在衬底表面，并提高生产效率。本发明解决了在较大的衬底和较大的沉积区域之上提供均匀的前驱物混合问题，提高生产出来的外延片的质量，实现Ⅲ族-氮化物半导体晶片的大批量生产，提高Ⅲ族-氮化物半导体晶片的生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。 

图2为本发明实施例气体流向的示意图。

图3为本发明实施例气体喷管部分的示意图。

图4为本发明实施例喷口部分的示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。