CN102424956B - 用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置 - Google Patents
用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，包括至少两条输送通道，所述每条输送通道，包括连通的进气口、空腔、通孔，所述所有输送通道的通孔与通孔之间为嵌套结构。本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，能够提高多种的气体的均匀混合效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置。
背景技术
金属有机化合物化学气相沉积Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD，应用于半导体制造技术领域，用以沉积薄膜。
MOCVD是以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶圆生长材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。也就是说，MOCVD工艺中，至少要用到两种气体。
反应腔是MOVCD设备的一个主要构件，主要通过其上设置的喷淋装置将两种或者两种以上的气体均匀的传输到反应腔内，与放置于反应腔内的晶圆发生化学反应，沉积薄膜。为了保证晶圆沉积薄膜的质量，在MOCVD工艺中，要满足两种以上的气体在进入反应室后、到达晶圆之前气体与气体之间尽量不发生反应，而到达晶圆后能够混合均匀，并发生化学反应，为此喷淋装置的结构设计十分关键。
以传输两路气体的喷淋装置为例，喷淋装置即要保证两路气体独立输运的同时，又能使两路气体在离开喷淋头后有均匀混合的条件。现有技术的喷淋装置，包括由第一进气口，与第一进气口连通的第一总管，与第一总管连通的多条带有出气口的第一支管构成的第一输送通道；以及由第二进气口，与第二进气口连通的第二总管，与第二总管连通的多条带有出气口的第二支管构成的第二输送通道；且第一支管与第二支管交错排列。此种结构的喷淋装置虽然能够实现两路气体的独立输送，但两路气体是以第一输送通道、第二输送通道交错排列的方式输送到晶圆表面的，两路气体混合时，由于第一支管与第二支管的尺寸结构的限制，使两路气体之间混合时相隔了第一支管和第二支管的尺寸厚度，则使两路气体均匀混合的效果较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种能够提高气体均匀混合效果的用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，包括至少两条输送通道，所述每条输送。通道，包括连通的进气口、空腔、通孔，所述所有输送通道的通孔与通孔之间为嵌套结构。
进一步的，所述输送通道为两条，包括由第一进气口、第一空腔、多条第一通孔连通的第一输送通道；以及由第二进气口、第二空腔、多条第二通孔连通的第二输送通道；所述第一通孔为圆形孔或者方形孔，其底端为第一出气口，所述第二通孔为圆形孔或者方形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔内对应嵌套有一条第一通孔。
进一步的，所述输送通道为两条，包括由第一进气口、第一空腔、多条第一通孔连通的第一输送通道；以及由第二进气口、第二空腔、多条第二通孔连通的第二输送通道；所述第一通孔为圆形孔或者方形孔，其底端为第一出气口，所述第二通孔为槽形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔内对应嵌套有多条第一通孔。
进一步的，所述输送通道为两条，包括由第一进气口、第一空腔、多条第一通孔连通的第一输送通道；以及由第二进气口、第二空腔、多条第二通孔连通的第二输送通道；所述第一通孔为槽形孔，其底端为第一出气口，所述第二通孔为槽形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔内对应嵌套有一条第一通槽。
进一步的，所述第二通孔均呈圆周结构排列。
进一步的，所述第二通孔均呈径向结构排列。
进一步的，所述第二通孔均呈平行结构排列。
进一步的，所述第一空腔内还设置有带有多个通孔的第一均化板。
进一步的，所述第二空腔内还设置有带有多个通孔的第二均化板。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明每条输送通道，用于输送一路气体；多条输送通道的通孔与通孔之间是嵌套结构的，则相邻输送通道的通孔输出的气体与气体之间就会相邻的很近，嵌套结构的通孔与通孔之间在输送气体时，仅存在嵌套在最内层的通孔的尺寸厚度，在采用相同尺寸厚度通孔输出气体时，本发明输出的气体由于比现有技术少了一个规格的尺寸厚度，因此采用本发明输送气体时，能够使气体的混合效果更加均匀。
附图说明
图1A是本发明实施例与气体分配单元的连接结构示意图；
图1B是本发明实施例1的剖视图；
图1C是本发明实施例1气体流向示意图；
图2A是本发明实施例1的局部剖面结构示意图；
图2B是本发明实施例1呈平行排列的嵌套结构俯视剖面图；
图3A是本发明实施例2的局部剖面结构示意图；
图3B是本发明实施例2呈径向排列的嵌套结构俯视剖面图；
图4本发明实施例3呈圆周排列的嵌套结构俯视剖面图；
图5是本发明实施例1、实施例2和实施例3嵌套结构的立体示意图；
图6A是本发明实施例4的局部剖面结构示意图；
图6B是本发明实施例4呈平行排列的嵌套结构俯视剖面图；
图7A是本发明实施例5的局部剖面结构示意图；
图7B是本发明实施例5呈径向排列的嵌套结构俯视剖面图；
图8是本发明实施例3、实施例4和实施例5嵌套结构的立体示意图。
图中所示：111、第一进气口，112、第一空腔，113、第一通孔，114、第一均化板，121、第二进气口，122、第二空腔，124、第二均化板，133、第一通槽，300、气体分配单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，包括至少两条输送通道，所述每条输送通道，包括连通的进气口、空腔、通孔，所述所有输送通道的通孔与通孔之间为嵌套结构。
实施例1
图1A是本发明实施例与气体分配单元的连接结构示意图。本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置上端连接有气体分配单元300。
图1B是本发明实施例1的剖视图。
图1C是本发明实施例1气体流向示意图。
图2A是本发明实施例1的局部剖面结构示意图。
图2B是本发明实施例1呈平行排列的嵌套结构俯视剖面图。
请参考图1A、1B、1C、2A、2B，本实施例1用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，采用两条输送通道，包括由第一进气口111、第一空腔112、多条第一通孔113连通的第一输送通道，所述第一通孔113为圆形孔，其底端为第一出气口；以及由第二进气口121、第二空腔122、多条第二通孔123连通的第二输送通道，所述第二通孔123为槽形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔123内对应嵌套有多条第一通孔113。即每条第二通孔123与其对应的多条第一通孔113形成嵌套结构。则经过多条第一通孔113并从第一出气口离开的气体与经过第二通孔123并从第二出气口离开的气体只存在第一通孔113的尺寸厚度规格，而现有技术中存在两个尺寸厚度规格，因此，本实施例1在输送两路气体时，能够使两路气体达到较好的均匀混合效果。
本实施例1的嵌套结构，请参考图2A中的虚线框部分以及图2B。
其中，图1C是本发明实施例1气体流向示意图。气体由气体分配单元300提供。图中实体箭头流动方向为第一输送通道的气体流向示意图；虚体箭头流动方向为第二输送通道的气体流向示意图。
作为较佳的实施方式，所述第二通孔123均呈平行结构排列，请参考图2B。而且平行结构，便于制造加工。
作为较佳的实施方式，所述第一通孔113可以为圆形孔，也可以是方形孔，还可以是三角形的孔，只要能够使气体均匀的输送，第一通孔113的形式可以是任意形式。
作为较佳的实施方式，所述第一空腔112内还设置有带有多个通孔的第一均化板114。第一均化板114，能够使从第一进气口111进入到第一空腔112内的气体均匀的输送到多条第一通孔113内，从而使经过第一输送通道的气体从上端就开始一次均匀化的处理，提高从第一出气口输出的气体的均匀度。
作为较佳的实施方式，所述第二空腔122内还设置有带有多个通孔的第二均化板124。第二均化板124，能够使第二进气口121进入到第一空腔122内的气体均匀的输送到多条第二通孔123内，从而使经过第二输送通道的气体从上端就开始一次均匀化的处理，提高从第二出气口输出的气体的均匀度。
作为较佳的实施方式，所述第一进气口111和121均可以为多个。
实施例2
图3A是本发明实施例2的局部剖面结构示意图。
图3B是本发明实施例2呈径向排列的嵌套结构俯视剖面图。
请参考图3A至3B，本实施例2是在实施例1的基础上改进而成的，其区别在于：所述第二通孔123均呈径向结构排列，而不是呈平行结构排列。
本实施例2的嵌套结构，请参考图3A中虚线框部分以及图3B。
实施例3
图4是本发明实施例3呈圆周排列的嵌套结构的俯视剖面图。本实施例3是在实施例1或2的基础上改进而成的，其区别在于：所述第二通孔123均为呈圆周结构排列，而不是径向结构排列或者平行排列。即第二通孔123为一圈一圈的向外扩展。第一通孔113均匀的分布在每圈的第二通孔123内。
图5是以上两三种实施例1、实施例2和实施例3的嵌套结构的立体示意图。请参考图5，每条第二通孔123与其对应多条第一通孔113的嵌套结构，即每条第二通孔123内嵌套有多条第一通孔113。第一通孔113可以为圆形孔、方形孔或者三角形等，第二通孔123为槽形孔。也就是说，以上三种实施例的嵌套结构为槽孔嵌套结构。
实施例4
图6A是本发明实施例4的局部剖面结构示意图。
图6B是本发明实施例4呈平行排列的嵌套结构俯视剖面图。
请参考图6A至6B，本实施例4是在实施例1的基础上改进而成的，其区别在于：所述第一通孔113和第二通孔123均为槽形孔，每条第二通孔123对应嵌套有一条第一通孔113。
本实施例4的嵌套结构，请参考图6A中虚线框部分及图6B。
本实施例4每条第二通孔123对应嵌套有一条第一通孔113，即每条第二通孔123与其对应的一条第一通孔113形成嵌套结构。
本实施例4的第二通孔123为呈平行结构排列，如图6B所示。
实施例5
图7A是本发明实施例5的局部剖面结构示意图。
图7B是本发明实施例5呈径向排列的嵌套结构俯视剖面图。
请参考图7A至7B，本实施例5是在实施例4的基础上改进而成的，其区别在于：第二通孔123的结构为呈径向结构排列，而非呈平行结构排列，如图7B所示。
本实施例5的嵌套结构，请参考图7A中虚线框部分及图7B。
实施例6
本实施例6是在实施例3或4的基础上改进而成的，其区别在于：所述第二通孔123均呈圆周结构排列。本实施例6仅为了说明了其技术方案，未图示。
图8是以上实施例4、实施例5和实施例6嵌套结构的立体示意图。请参考图8，每条第二通孔123内嵌套有一条第一通孔113，且第一通孔113和第二通孔123均为槽形孔。也就是说，以上实施例的嵌套结构为槽槽嵌套结构。
实施例7
本实施例7与实施例1的区别在于：所述第二通孔为圆形孔或者方形孔。即第一通孔与第二通孔的嵌套结构为孔孔嵌套结构。
以上实施例1至实施例7均采用两条输送通道，但是输送通道的条数不限于两条，还可以是三条、四条、五条等。
本发明的每条输送通道，用于输送一路气体；多条输送通道的通孔与通孔之间是嵌套结构的，则相邻输送通道的通孔输出的气体与气体之间就会相邻的很近，嵌套结构的通孔与通孔之间在输送气体时，仅存在嵌套在最内层的通孔的尺寸厚度，在采用相同尺寸厚度通孔输出气体时，本发明输出的气体由于比现有技术少了一个规格的尺寸厚度，因此采用本发明输送气体时，能够使气体的混合效果更加均匀。
Claims (7)
1.一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，其特征在于：包括至少两条输送通道，所述每条输送通道，包括连通的进气口、空腔、通孔，所述所有输送通道的通孔与通孔之间为嵌套结构；
所述输送通道为两条，包括由第一进气口（111）、第一空腔（112）、多条第一通孔（113）连通的第一输送通道；以及由第二进气口（121）、第二空腔（122）、多条第二通孔（123）连通的第二输送通道；所述第一通孔（113）为圆形孔或者方形孔，其底端为第一出气口，所述第二通孔（123）为槽形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔（123）内对应嵌套有多条第一通孔（113）。
2.一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备的喷淋装置，其特征在于：包括至少两条输送通道，所述每条输送通道，包括连通的进气口、空腔、通孔，所述所有输送通道的通孔与通孔之间为嵌套结构；
所述输送通道为两条，包括由第一进气口（111）、第一空腔（112）、多条第一通孔（113）连通的第一输送通道；以及由第二进气口（121）、第二空腔（122）、多条第二通孔（123）连通的第二输送通道；所述第一通孔（113）为槽形孔，其底端为第一出气口，所述第二通孔（123）为槽形孔，其底端为第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口在同一平面上；所述每条第二通孔（123）内对应嵌套有一条第一通槽（133）。
3.根据权利要求1或2所述的喷淋装置，其特征在于：所述第二通孔（123）均呈径向结构排列。
4.根据权利要求1或2所述的喷淋装置，其特征在于：所述第二通孔（123）均呈平行结构排列。
5.根据权利要求1或2所述的喷淋装置，其特征在于：所述第二通孔（123）均呈圆周结构排列。
6.根据权利要求1或2所述的喷淋装置，其特征在于：所述第一空腔（112）内还设置有带有多个通孔的第一均化板（114）。
7.根据权利要求1或2所述的喷淋装置，其特征在于：所述第二空腔（122）内还设置有带有多个通孔的第二均化板（124）。
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