[发明专利]一种MOCVD设备的进气装置及MOCVD设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体设备技术领域，具体涉及一种MOCVD设备的进气装置及MOCVD设备。

背景技术

MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)即金属有机化合物化学气相沉积，是制备化合物半导体薄膜的一项关键技术。MOCVD设备是研发世界先进水平的S、C、X、K和Q等波段的氮化镓大功率电子器件和高压大功率固体开关器件、高端激光器件及效率可达40％以上的太阳电池等光电子器件不可或缺的。它利用较易挥发的有机物作为较难挥发的金属原子的源反应物，通过载气携带到反应器内，在适当的气压、温度等条件发生化学反应，在加热的衬底基片上外延生长出薄膜。

MOCVD设备中进气装置的结构是影响整个设备制造成本和薄膜淀积质量的重要因素，而且MOCVD设备成本高低的关键在于气路的成本。现有技术中MOCVD设备进气装置为多层结构，气体管道架构复杂，进气口繁多，进气不易控制，不同的气体经各自进气口直接进入至反应室，在没有充分混合之前就已经到达衬底表面，且在反应室上方会产生较大的涡流，反应室内气体流迹复杂，对薄膜生长的速度、均匀性、结晶质量以及原材料利用率产生不利影响，薄膜厚度和均匀性不好调整，而且该设备体积较大，导致制作成本及难度增大。每个进气口都需用单独的质量流量控制计进行控制，成本较高。因此，一种制造成本低且可提高薄膜淀积均匀性的进气装置将会引起很大程度地关注。

发明内容

本发明的目的在于为了解决以上的不足，设计了一种MOCVD设备的进气装置及MOCVD设备。该进气装置的气路结构简洁，在提高薄膜淀积均匀性的同时，降低了制作成本和体积。

本发明的一种MOCVD设备的进气装置所采取的技术方案是：一种MOCVD设备的进气装置，所述进气装置内部设有相互隔离的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体沿进气装置的直径方向设置，在第一腔体上竖向设有多个第一气体进气管，第一气体进气管的进气端凸出于进气装置顶部，从各第一气体进气管流入的气体进入第一腔体内混合；所述第二腔体位于第一腔体两侧，第二腔体内横向设有第二气体进气管道，所述第二气体进气管道贯穿进气装置侧壁，第二进气管道的一端为进气端，另一端为闭合端，且闭合端靠近进气装置中心处设置，第二气体进气管道的管壁上设有多个喷孔；还包括竖向设于第二腔体上的多个第三气体进气管，第三气体进气管的进气端凸出于进气装置顶部；第二气体与第三气体在第二腔体内混合并向下流动；所述进气装置的底面为第一过滤网，第一气体、第二气体和第三气体穿过所述第一过滤网向下流动。

优选的，所述第一气体为MO(金属有机化合物)源，所述第二气体为(Ar)氩源，所述第三气体为(O)氧源。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明进气装置的管道架构简洁，通过在进气装置中心直径方向上设置第一腔体，使得多个第一气体进气管通过第一腔体相连通，使第一气体在进入进气装置下方的反应室时混合更加均匀，保证了第一气体进入反应室时的连续性和气流的稳定性。避免了传统设备中多个第一气体进气管道直通入反应室上方而带来的各路气流在反应室内混合所造成气场的不稳定和第一气体进气管故障率的提高。而且如此设计对于反应室来说具有更大的进气口，克服了传统结构中气体进入反应室时进气口较小导致涡流现象出现。在第一气体进气的控制方面，可以使第一气体进气管使用同一质量流量控制计进行控制，使质量流量控制计的使用数量明显减少，降低了整个进气装置的成本和不同质量流量控制计自身的误差引起的气体浓度差异。

本发明的第二气体进气管道采用与第一腔体呈一定夹角的侧壁进气方式，并在第二腔体上竖向均匀设置第三气体进气管，减少了在进气装置不同区域上第三气体浓度的差异，而且第二气体和第三气体在第二腔体混合后进入反应室，提高了气体均匀性，使气体能够充分反应以保证薄膜淀积的均匀性。同时第一腔体和第二腔体相互隔离，在提高气体均匀性的基础上，有效地避免了气体进入反应室之前的预反应，使薄膜的沉积均匀性大大提高。进气装置底部的过滤网使进入反应室的气体流迹更加光滑和顺畅，在极大程度上提高了薄膜生长的均匀性和稳定性。

本发明进气装置的气路布局合理，使进气装置的空间得以有效利用，大大减小了进气装置的体积，同时降低了MOCVD设备的复杂度和制造难度，使进气能够更好地控制，设备可操作性更强，使MOCVD设备从出厂到大规模生产的调试周期大大缩短。

优选的，所述第一腔体由至少两段单排直列的条状型腔体组成，各条状型腔体的底部相互连通。