[实用新型]用于外延沉积III-V材料层的反应腔

说明书

技术领域

本实用新型涉及III-V材料外延设备领域，尤其是关于金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备。

背景技术

如图1所示，现有技术的MOCVD反应腔100中，包括设有顶盖111的腔体110，以及设置于其底部的加热器150、设置于加热器150表面的衬底托盘140；还包括设置于所述腔体110顶部并对应于所述衬底托盘140的喷淋头120，所述喷淋头120与所述腔体110围合形成反应区112。其中，喷淋头120包括从上至下依次层叠的III族源扩散腔121、V族源扩散腔122和水冷却腔123，分别通过第一气管124、第二气管125穿过水冷却腔123将III族源扩散腔121、V族源扩散腔122中的反应气体送至反应区112中进行反应。因此，水冷却腔123的底面也就是喷淋头120的出气面。

现有技术的喷淋头使用水冷却腔对喷淋头进行冷却，以使得喷淋头的出气面的温度较低。现有技术中认为，设置较低的温度是为了减少反应气体在出气面上的反应，然而现有技术中，所述出气表面上还是会有反应物沉积，且沉积物会形成疏松的薄膜，该疏松的薄膜很容易掉落形成颗粒，造成对衬底的污染。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种新型的喷淋头，能扩大沉积气源的输出温度范围。

这种用于外延沉积III-V材料层的反应腔，所述反应腔包括：

腔体；

设置于所述腔体底部的加热器；

位于所述加热器上方的衬底托盘；

以及设置于所述腔体顶部，并与所述衬底托盘相对设置的喷淋头，所述喷淋头与所述衬底托盘之间限定为反应区，所述喷淋头用于往所述反应区喷射反应气体；所述喷淋头包括III族源扩散腔、V族源扩散腔和油冷却腔，所述III族源扩散腔和所述V族源扩散腔设置在所述油冷却腔背离所述加热器的一侧。

优选地，所述喷淋头包括顶板、底板及设于顶板、底板周边的侧板，所述顶板、底板及所述侧板围成所述喷淋头外壳；以及第一板和第二板，所述第一板和第二板位于所述喷淋头外壳内，并间隔设置于顶板与底板之间；

所述顶板、第一板和所述侧板连接以限定所述III族源扩散腔；所述第一板、第二板和侧板连接以围成具有所述V族源扩散腔的区域；所述第二板、底板和侧板连接以围成具有所述油冷却腔的区域；

以及第一气管和第二气管，所述第一气管穿过所述第一板、第二板和底板到达所述反应区，使得所述III族源扩散腔与所述反应区连通；所述第二气管穿过所述第二板、底板到达所述反应区，使得所述V族源扩散腔与所述反应区连通。

优选地，所述侧板还包括上侧板和下侧板，所述下侧板用于与所述第二板、底板围成所述油冷却腔；所述第二板和所述底板为钨板、钼板、钽板、铌板、钒板、铬板、钛板、锆板中的一种；所述下侧板为钨板、钼板、钽板、铌板、钒板、铬板、钛板、锆板中的一种。

优选地，所述喷淋头包括气体扩散部和冷却部，所述III族源扩散腔和所述V族源扩散腔设置于所述气体扩散部内，所述油冷却腔设置于所述冷却部内，所述冷却部安装在所述气体扩散部邻近所述衬底托盘的一侧；

还包括：第一气管和第二气管，所述第一气管一端位于所述III族源扩散腔，另一端穿过所述冷却部到达所述反应区；所述第二气管一端位于所述V族源扩散腔，另一端穿过所述冷却部到达所述反应区。

优选地，所述冷却部吊挂于气体扩散部的下侧。

优选地，所述气体扩散部和所述冷却部之间具有间隙。

优选地，所述冷却部的材质为钨板、钼板、钽板、铌板、钒板、铬板、钛板、锆板中的一种；所述侧板还包括上侧板和下侧板，所述下侧板用于与所述第二板、底板围成所述油冷却腔；所述下侧板为钨板、钼板、钽板、铌板、钒板、铬板、钛板、锆板中的一种。

优选地，所述III族源扩散腔与一镓源连接，所述镓源用于向所述III族源扩散腔提供III族反应气体；所述V族源扩散腔与一氮源连接，所述氮源用于向所述氮源扩散腔提供V族反应气体。

优选地，所述油槽还包括一温度控制器和流速控制器，所述温度控制器用于控制流入到油冷却腔的冷却油温度；所述流速控制器用于控制流入到油冷却腔的冷却油流量。

优选地，所述喷淋头与所述衬底托盘之间的间距小于等于15mm。