[发明专利]气体喷淋头、其制造方法及薄膜生长反应器

说明书

技术领域

本发明涉及将气体注入反应腔技术领域，尤其涉及一种将反应气体均匀注入反应腔后混合的装置。

背景技术

目前，已有多种反应腔应用于半导体器件、平板、太阳能电池等的制造，例如：化学气相沉淀（CVD）、等离子体增强化学气相沉淀（PECVD），金属有机化合物化学气相沉淀（MOCVD）、气相外延生长（VPE）等。在实际应用中，反应气体进入反应腔的流速不能过快，反应气体在进入反应腔前不能混合，同时，进入反应腔的反应气体要尽量均匀，因此人们提出各种各样的喷淋头设计来保证反应气体在进入反应腔前满足上述要求。此外，有效地对喷淋头进行冷却对反应效果也有很好地帮助，在很多应用中采用包括水在内的流体进行冷却。

然而，现有技术设计复杂，且气体进入反应腔的均匀度不够，由于两种或以上的反应气体在进入反应腔前需要保持相互隔离，这就要求喷淋头有多个层板和复杂的管路设计，此外，冷却系统必须能有效地阻止上升的温度以防止造成任何渗漏，这导致了喷淋头设计的复杂和制造成本的增加，尤为重要的是，为了保证待处理工件在反应腔内的加工均匀，反应气体需要均匀地注入反应腔，因此，在满足多种反应气体相互隔离、有冷却系统且气体均匀注入的前提下，需要设计一种简单且制造成本较低的喷淋头。

发明内容

为了解决反应气体进入反应腔的浓度不均匀、冷却通道内的冷却液易发生泄漏、以及反应气体容易在喷淋头表面形成沉积等技术问题，本发明提供一种气体喷淋头。

本发明的目的是这样实现的，一种气体喷淋头，用于将第一反应气体和第二反应气体注入到等离子体反应腔中，该气体喷淋头包括：

气体分布扩散板，包括连接第一反应气体源的若干列第一气体扩散通道和连接第二反应气体源的若干列第二气体扩散通道，所述若干列第一气体扩散通道和所述若干列第二气体扩散通道列与列之间交替排布；所述每一列第一气体扩散通道和第二气体扩散通道均包括若干个分立的气体扩散路径；

水冷板，位于所述气体分布扩散板的下方，包括若干列冷却液通道，以及配合所述第一气体扩散通道内反应气体流出的第一出气通道和配合所述第二气体扩散通道内的反应气体流出的第二出气通道；

所述若干个分立的气体扩散路径包括若干个导管或孔；所述若干个分立的气体扩散路径均匀地或按一定规律非均匀地分布于所述气体分布扩散板上。所述若干个分立的气体扩散路径包括若干个导管或若干个孔；所述若干个分立的气体扩散路径均匀地或按一定规律非均匀地分布于所述气体分布扩散板上。

所述气体分布扩散板包括上层板和下层板，所述第一气体扩散通道为若干列贯穿所述上层板和所述下层板的第一导管；所述第二气体扩散通道为若干列贯穿所述下层板的第二导管，所述第二导管的上端管口低于所述上层板的下表面，所述第一导管的上端管口高于或平于所述上层板的上表面。

进一步的，所述气体分布扩散板包括上层板和下层板，所述第一气体扩散通道为若干列贯穿所述上层板和所述下层板的导管，所述第二气体扩散通道为若干列贯穿所述下层板的孔。

进一步的，所述气体分布扩散板包括上层板和下层板，所述第一气体扩散通道为若干列贯穿所述上层板和所述下层板的导管，所述下层板上均匀分布有若干列凸台，所述凸台的上表面高于所述下层板的上表面，所述第二气体扩散通道为若干列贯穿所述凸台及所述下层板的孔。

所述导管与所述上层板和所述下层板间的接触面焊接密封。

进一步的，所述气体分布扩散板为具有一定厚度的平板，所述第一气体扩散通道为贯穿所述平板上下表面的若干个分立的第一钻孔，在所述平板内部设置有若干列与所述平板的上下表面大致相平行的气体通道，所述第二气体扩散通道为若干个分立的第二钻孔，所述第二钻孔由所述气体通道贯穿至所述平板的下表面。

进一步的，所述的水冷板为具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出气通道和所述第二出气通道为贯穿所述水冷板上下表面的纵长型的槽，所述冷却液通道介于所述第一出气通道和所述第二出气通道之间。

进一步的，所述水冷板为具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出气通道和所述第二出气通道包括贯穿所述水冷板的上表面具有一定深度的孔和贯穿所述下表面并与所述孔连通的纵长形的槽，所述冷却液通道介于所述第一出气通道和所述第二出气通道之间。

进一步的，所述第一出气通道在所述水冷板的下表面构成互相连通的第一回路结构，所述第二出气通道在所述水冷板的下表面构成互相连通的第二回路结构，所述第一回路结构和所述第二回路结构相互交替排布或相互套嵌。