[发明专利]MOCVD设备的喷淋头及其制作方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种MOCVD设备的喷淋头及其制作方法和使用方法。

背景技术

MOCVD是金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的英文缩写。MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。它以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体生长源材料，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。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行，并采用H2作为载气(Carrier Gas)，衬底温度为500-1200℃，用射频感应加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方)，H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。

具体请结合图1所示的现有的MOCVD内部结构示意图。工艺腔室40内具有加热石墨基座20，所述加热石墨基座20上放置若干待处理晶圆30，喷淋头(shower head，SH)10与所述加热石墨基座20和待处理晶圆30相对放置，所述喷淋头10的材质为不锈钢等材质，所述喷淋头10中具有多个孔洞，该喷淋头10通过所述空洞将气态物质喷洒于待处理晶圆30上方，在所述待处理晶圆30上方产生化学反应，形成的反应物质沉积在所述处理晶圆30上，形成外延层。

在申请号为US20050136188的美国专利申请中可以发现更多关于现有的MOCVD设备的信息。

在实际中发现，利用现有的MOCVD设备形成的外延层的质量不高，现有的MOCVD设备的利用率(uptime)偏低。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供了一种MOCVD设备的喷淋头及其制作方法和使用方法，用于提高MOCVD设备形成的外延层的质量，并且可以提高MOCVD设备的利用率。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种MOCVD设备的喷淋头的制作方法，包括：

制作喷淋头主体；

在所述喷淋头主体表面形成可再生保护层，所述可再生保护层用于保护所述喷淋头主体免于MOCVD过程中化学反应气体和/或等离子体的刻蚀。

可选地，所述可再生保护层的制作方法包括：

在所述喷淋头表面形成可再生材料层；所述可再生材料层的厚度范围为0.005～150毫米。

对所述可再生材料层进行初始再生操作，形成初始保护层，所述初始保护层与所述可再生材料层构成所述可再生保护层，所述初始保护层的厚度范围为0.001～30毫米。

可选地，所述可再生材料层的材质为合金材料或陶瓷材料，所述合金材料包括Y、Er、Rh、Ir中的一种或多种，所述陶瓷材料包括Y₂O₃、Er₂O₃、YF₃中的一种或多种。

可选地，所述初始再生操作包括：

对所述可再生材料层进行加热，在加热的同时通入再生气体，所述再生气体与所述可再生材料层结合，形成初始保护层；或在对所述可再生材料层进行所述加热的同时在所述可再生材料层表面通入再生等离子体，所述再生等离子体与所述可再生材料层结合，形成初始保护层；或在所述可再生材料层表面通入再生等离子体，所述再生等离子体与所述可再生材料层结合，形成初始保护层。

可选地，所述再生气体为氧气、氟气中的一种或者两者的组合；所述再生等离子为氧离子、氟离子中的一种或两者的结合，所述加热温度范围为50～1200摄氏度。

可选地，所述可再生材料层通过利用焊接、电镀、轧制、滚压、溅射或沉积工艺制作，使所述再生材料层与喷淋头主体组合在一起。

相应地，本发明还提供一种MOCVD设备的喷淋头，包括：

喷淋头主体；

可再生保护层，位于所述喷淋头主体的外表，所述可再生保护层用于保护所述喷淋头主体免于MOCVD过程中化学反应气体和/或等离子体的刻蚀。

可选地，所述可再生保护层包括：

可再生材料层，位于所述喷淋头主体的表面；所述可再生材料层的厚度可为0.005～150毫米；

初始保护层，位于所述可再生材料层表面，所述初始保护层与所述可再生材料层构成所述可再生保护层；所述初始保护层的厚度可为0.001～30毫米。