[发明专利]MOCVD设备进气装置和反应腔的结构及该设备的薄膜生长方法

说明书

金属有机化学气相沉积法，是一种广泛用来生长半导体和氧化物外延薄膜的技术，目前这项生长技术已经发展的相当成熟，在工业化生产中得到了广泛的应用，MOCVD方法最大的优点在于它生长速度快，容易实现大规模生产，而且此方法对均匀掺杂控制非常方便，同时生长速率和温度的控制范围都很大，所以可以方便地生长出复杂组分的精细结构，现有技术中的MOCVD设备，通入反应腔中的气体流场分布比较复杂，难以定向控制，影响薄膜生长质量，效率低下，同时消耗了反应物，提高了成本，也降低了薄膜的外延速度，为了解决上述问题本发明提供了一种MOCVD设备进气装置和反应腔的结构，以克服上述缺点。

技术领域

本发明属于半导体设备技术领域，特别涉及一种MOCVD设备及包含于其中的进气装置和反应腔。

背景技术

MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)即金属有机化学气相沉积法，是一种广泛用来生长半导体和氧化物外延薄膜的技术。

目前这项生长技术已经发展的相当成熟，在工业化生产中得到了广泛的应用，其原理是控制一定流量的载气流通过装有源的瓶子，此时恒温，所以蒸汽压恒定，携带有饱和蒸汽压源的各路气流流过一定温度的衬底，在表面或靠近表面的气体薄层内反应沉积成膜。

MOCVD方法最大的优点在于它生长速度快，容易实现大规模生产。

而且此方法对均匀掺杂控制非常方便，同时生长速率和温度的控制范围都很大，所以可以方便地生长出复杂组分的精细结构。

外延生长是哪种控制类型下进行的，主要取决于生长条件。

一般低温时，衬底表面上吸附分子进行化学反应的速率最慢，为表面反映控制过程或者动力学控制过程高温时，表面反应速率加快，控制过程为质量控制过程。

不同的控制类型，不仅生长速率不同，而且外延层的晶体质量页会产生很大差异。

MOCVD的外延升脏通常被调整到质量输运控制状态，这样便于外延生长的控制并可得到较高质量的晶体。

确定给定条件下的生长控制类型，对外延生长的优化是非常重要的。

在生长过程的热力学和动力学分析中，有许多方法可用来确定生长控制类型。

其中最简、最常用的是根据外延生长速率与各实验参数的关系在不同的控制过程中表现出的不同规律来确定。

利用MOCVD技术设备的薄膜材料主要应用于光电子和微电子领域，因而对材料的质量、厚度、组成的均匀性以及层与层之间的界限都有着非常严格的要求。

在MOCVD沉积系统的研究中，核心是对反应腔的设计研究而衬底温度分布和通入反应腔中的气体流场分布是影响薄膜质量和均匀性的两个最为重要的因素。

在生过程中，气体输运的驱动力源于系统中各部分的热力学差异，如压力差、温度梯度和浓度梯度。

这些差异使得反应腔中的气体分子通过定向流动、对流、扩散，完成气态反应物和生成物的转移，对基体沉积速度、沉积机理和沉积效果都有着显著的作用。

现有技术中的MOCVD设备，通入反应腔中的气体流场分布比较复杂，难以定向控制，影响薄膜生长质量，效率低下，同时消耗了反应物，提高了成本，也降低了薄膜的外延速度。

发明内容

为了解决上述问题本发明提供了一种MOCVD设备进气装置和反应腔的结构，其特征在于：其反应腔上连接有进气装置，所述反应腔包括起始端柱、腔体外壳和反应腔出口，所述进气装置包括MO源入口管、氧源和载气入口管；

所述MO源入口管自所述起始端柱的上表面伸入反应腔中，所述氧源和载气入口管上设有多个弯喷淋头，多个所述弯喷淋头向下延伸，并且分别自起始端柱的侧面伸入反应腔中；