[发明专利]喷淋头以及气相沉积设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备，特别是一种喷淋头以及气相沉积设备。

背景技术

化学气相沉积例如有机金属化学气相沉积（MOCVD）工艺的基本生长过程是，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（例如流动和扩散）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。而MOCVD设备是用来完成MOCVD工艺主要设备。

现有GaN薄膜的外延沉积通常在MOCVD设备中，通过MOCVD工艺完成。在现有的GaN外延沉积工艺中，通常是由MOCVD设备的喷淋头（showerhead）来提供相应的反应气体。喷淋头具有III族源气体扩散腔和V族源气体扩散腔，用于分别向MOCVD设备的反应腔中提供镓源气体（如：TMG）和氮源气体（如：氨气）。所述镓源气体和氮源气体进入反应腔后，在所述喷淋头下方的加热衬底表面发生反应，并在衬底上形成GaN薄膜。在衬底上形成GaN薄膜的同时，镓源气体和氮源气体也会在所述喷淋头的出气表面（即下表面）反应，从而在下表面附着疏松的GaN材料。附着在所述下表面的GaN对于在腔内的衬底上生长的GaN是一种潜在威胁：下表面的GaN会掉落至衬底上，就会造成衬底上衬底的GaN膜产生缺陷。

介于此，业界尝试将附着在出气表面的GaN吸附在喷淋头的下表面，于是对所述喷淋头的下表面进行喷沙粗造，如此便能够极大的增大出气表面的粗糙度，从而具有很强的辅佐能力。但是这种做法却有着很大的漏洞，随着时间的推移，在附着在下表面的GaN会逐渐的增厚，且结构疏松，待到附着在下表面的GaN积累达到一定程度时，依然会掉落下来，形成大的杂质微粒（particle），从而造成衬底上GaN生长更大缺陷。

因此，需要对现有的技术进行改进，以避免在衬底上形成缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷淋头，以缓解或解决现有技术中喷淋头容易在衬底上形成缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于MOCVD工艺的喷淋头，所述MOCVD工艺为用以沉积III-V材料的工艺，所述喷淋头包括喷淋头本体和位于所述喷淋头本体中的气体腔；所述气体腔具有多个气体管道，所述气体管道一端连接所述气体腔，所述气体管道另一端贯穿所述喷淋头本体的下表面；所述喷淋头本体的下表面具有一材料层，所述材料层能够吸附在MOCVD工艺中不发生反应的气体。

本发明还提供一种气相沉积设备。包括如上所述的喷淋头、与所述喷淋头相对设置的衬底托盘、及加热器，所述加热器用于加热所述衬底托盘。

本发明提供的喷淋头以及气相沉积设备，所述喷淋头本体的下表面具有一材料层，所述材料层能够吸附在MOCVD工艺中不发生反应的气体，从而在所述材料层表面形成一层气体层，所述气体层构成一保护层，以隔离反应气体的分子或反应气体分解出来的激子或离子，从而使得反应气体的分子或分解出来的激子或离子不能在所述喷淋头的下表面反应并沉积，进而减少甚至避免固体沉积物沉积于喷淋头的表面。

附图说明

图1为本发明一实施例的喷淋头的结构示意图；

图2为本发明一实施例的喷淋头在工作时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的喷淋头以及气相沉积设备作进一步详细说明。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。

由背景技术中所记载的内容可知，现有技术的喷淋头容易在衬底上形成杂质残留。本发明的发明人在研究中发现，如果在喷淋头的下表面设置一材料层，使之吸附在MOCVD工艺中不发生反应的气体，从而使得在喷淋头的下表面形成一层气体层；所述气体层构成一保护层，可以使得反应气体的分子或分解出来的激子或离子与喷淋头的下表面隔离；使得反应气体不会在喷淋头下表面上反应并沉积并形成颗粒。介于此，本发明提供一种喷淋头。