[实用新型]金属有机化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体外延生长设备领域，尤其涉及一种金属有机化学气相沉积装置。

背景技术

金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)通常以III族金属有机源和V族氢化物源作为反应气体，用氢气、氮气或氩气作为载气，以热分解反应方式在基片上进行气相外延生长，从而生长各种III-V族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料，如氮化镓GaN、砷化镓GaAs、磷化铟InP等。

现有技术中的MOCVD装置一般包括：反应腔、位于所述反应腔顶部的气体喷淋组件，和与所述气体喷淋组件相对设置的基座。所述气体喷淋组件包括两个进气管路和气体分配单元，所述两个进气管路分别将III族金属有机源和V族氢化物源传输至气体分配单元，所述气体分配单元具有排气面，所述排气面上具有排气孔，用于排出所述III族金属有机源和V族氢化物源。所述基座用于支撑和加热衬底，由所述气体喷淋组件排出的所述III族金属有机源和V族氢化物源到达所述基片后发生反应，生成III-V族化合物半导体。

在外延生长工艺过程中，为了得到具有良好光电性质的高质量薄膜，要求对衬底温度进行精确的控制，这又需要对所述衬底温度进行准确测量。所述衬底温度是通过测量所述衬底表面的热辐射强度的方法得到的。通常在所述反应腔顶壁上设置有光学透窗，在所述反应腔外设置有热辐射强度测量装置，用于测量透过所述光学透窗的所述衬底表面的热辐射的强度，从而测得所述衬底温度。但是，所述反应腔内的所述III族金属有机源气体和所述V族氢化物源气体接触后会发生寄生反应，生成固态的加合物，所述加合物会以疏松薄膜或微颗粒的形态吸附于所述反应腔内壁或所述气体喷淋组件上，尤其是当所述加合物向所述光学透窗运动并吸附于所述光学透窗的下表面时，会对所述光学透窗造成遮挡。随着工艺过程的持续，所述加合物对所述光学透窗的遮挡会越来越严重，使得能透过所述光学透窗的热辐射强度逐渐减少，最终造成所述衬底温度的测量值远小于其真实值。

在现有技术中，为了消除所述遮挡的影响，人们在所述光学透窗边缘设置进气通路，并通入吹扫气体，用所述吹扫气体分子撞击反应气体分子，改变其运动方向，使其不会到达所述光学透窗并在所述光学透窗下表面生成所述加合物。通常吹扫气体由氮气等分子量相对较大的气体构成，气体的分子量越大，气体分子的动量也越大，因而在气体分子撞击所述反应气体分子后能有效的改变其运动方向，使其不再向所述光学透窗下表面运动。但是以氮气作为吹扫气体会改变所述气体喷淋组件下方的气流场，使得所述气体分布变得很不均匀，在所述衬底表面与所述光学透窗相对的位置上具有大量氮气而缺少反应气体，因而不能进行有效的沉积反应，形成缺陷，造成沉积得到的薄膜的厚度和性质不均，降低了产品的良率。

发明内容

现有技术利用氮气等分子量较大的气体作为吹扫气体用以清除扩散到所述光学透窗下的反应气体分子，所述氮气会改变所述气体喷淋组件下方均匀的反应气体的气流场，使得所述衬底表面与所述光学透窗相对的位置上因缺少反应气体而不能进行有效的沉积反应，影响了沉积得到的薄膜的厚度和性质的均一性，降低了产品的良率。

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能在所述气体喷淋组件下方产生均匀的反应气体的气流场的金属有机化学气相沉积装置。

一种金属有机化学气相沉积装置，包括反应腔、设置于所述反应腔顶部的气体喷淋组件，和与所述气体喷淋组件相对设置的基座，所述反应腔的顶壁上设置有至少一个光学透窗，所述气体喷淋组件上与所述光学透窗相对设置有通孔，所述通孔的面积远大于所述气体喷淋组件的排气孔的面积，所述光学透窗的边缘设置有进气通路，用以向所述通孔内通入吹扫气体，所述吹扫气体与所述通孔相邻的所述排气孔排出的气体相同。

本实用新型提供的金属有机化学气相沉积装置的有益效果为：与现有技术相比，本实用新型中的吹扫气体不是氮气等分子量较大的气体，而是与所述通孔相邻的所述排气孔排出的气体相同，所述排气孔和所述通孔排出的同一种气体在所述气体喷淋组件和所述基座之间能形成均匀的气流场，这使得所述衬底上的沉积反应均匀稳定，不会使得所述衬底在与所述光学透窗或所述通孔相对的位置上因反应气体不足而造成缺陷，因而能沉积得到性质和厚度均一的化合物半导体薄膜，提高了产品的良率。