[实用新型]一种热壁金属有机物化学气相沉积设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种热壁金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备，尤其是生长氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)材料的MOCVD设备。 

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物已经成为一种重要的半导体材料。以GaN做成的发光二极管(LED)，已经成为“半导体照明”的主要发展方向。 

MOCVD是目前生产GaN-LED的唯一方法。从产能、产品质量等综合考虑，水平式MOCVD设备是以后主流方向。 

然而，水平式MOCVD设备也有它的缺点，就是反应室“天棚”(国外叫“Ceiling”)也会沉积，而且这些沉积物还会卷皮、脱落、影响外延生产。 

本发明就是为解决以上问题的，其核心思想是将反应室的天棚也加热，加热温度等于或略大于衬底托盘的温度，而且还引入顶层气体(氨气、氮气、氢气或者它们的混合气体)，将MO源与天棚之间隔开，阻止了MO源向天棚的扩散，再加上天棚的温度比衬底托盘温度高100～200℃，此时天棚上即使有沉积也会由于温度过高而升华掉，天棚上就不会有沉积物了。另外，由于反应室的天棚也加热，而且温度与托盘的温度接近，这样在反应室内部温度梯度比常规(冷壁)MOCVD小，可以减少由于“热浮力”造成对气体的扰动。 

发明内容

本发明为一种热壁金属有机物化学气相沉积设备，其结构包括：长方形反应室(3)、托盘加热器(1)、天棚加热器(2)、衬底托盘(4)。 

长方形反应室(3)是一个水平反应室，长宽比大于3，而宽高比一般大于5。它前端为气体进入口，有2块隔板，分隔成3个气体进入口，中间为MO源入口，上下两个入口为氨气入口。在MO入口中通入MO源以及携带气体——氢气、氮气或者氢气/氮气的混合气。在氨气入口中通入氨气，或者氨气与氢气、氮气的混合气。长方形反应室(3)的底部有1个圆孔：为托盘镶嵌孔，其直径略大于衬底托盘(4)的直径，一般大2～4毫米即可。例如，如果衬底托盘(4)的直径为150毫米，那么托盘镶嵌孔的直径为154毫米。长方形反应室(3)的后端为尾气出口，反应室内产生的尾气从这里排出。 

衬底托盘(4)是外延生长时放置衬底的地方，外形为圆形。衬底托盘(4)嵌入长方形反应室(3)内。衬底托盘(4)的下部与旋转机构(图1中未画出)相连。在进行外延生长时，旋转机构带动衬底托盘(4)旋转，转速在每分钟10～120转之间。 

托盘加热器(1)固定在衬底托盘(4)下部，主要作用是给衬底托盘(4)加热，使衬底托盘(4)维持在一定的温度。 

天棚加热器(2)固定在长方形反应室(3)的顶部，主要作用是给长方形反应室(3)的天棚加热，维持天棚的温度，其中“天棚”指的是长方形反应室的顶部。 

托盘加热器(1)、天棚加热器(2)分别由两个温度控制器控制，两个加热器的温度可以是一致的，也可以略有差异，依外延生长条件而定。 

本发明最大的特点是：①长方形反应室(3)的天棚也有一个加热器，即天棚加热器(2)，加热温度等于或略大于托盘加热器(1)的温度；②长方形反应 室(3)的前端有上下2个氨气入口。在氨气入口中通入氨气，或者氨气与氢气、氮气的混合气，上层氨气入口中的气体将MO源与天棚之间隔开，这一层气体阻止了MO源向天棚的扩散，再加上天棚的温度比衬底托盘温度高100～200℃，此时天棚上即使有沉积也会由于温度过高而升华掉，天棚上就不会有沉积物了。 

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构图。 

具体实施方式

图1为本发明的一种具体实施方式。这是一种热壁金属有机物化学气相沉积设备，其结构包括：长方形反应室(3)、托盘加热器(1)、天棚加热器(2)、衬底托盘(4)。 

长方形反应室(3)是一个水平反应室，长宽比大于3，而宽高比一般大于5。它前端为气体进入口，有2块隔板，分隔成3个气体进入口，中间为MO源入口，上下两个入口为氨气入口。在MO入口中通入MO源以及携带气体——氢气、氮气或者氢气/氮气的混合气。在氨气入口中通入氨气，或者氨气与氢气、氮气的混合气。长方形反应室(3)的底部有1个圆孔：为托盘镶嵌孔，其直径略大于衬底托盘(4)的直径，一般大2～4毫米即可。例如，如果衬底托盘(4)的直径为150毫米，那么托盘镶嵌孔的直径为154毫米。长方形反应室(3)的后端为尾气出口，反应室内产生的尾气从这里排出。