[发明专利]MOCVD腔体结构的控制方法

说明书

本申请涉及一种MOCVD腔体结构及其控制方法和MOCVD反应室。MOCVD腔体结构包括：天棚；石墨基座，位于天棚的下方，天棚与石墨基座之间形成气体流道，石墨基座的上表面设有多个凹槽，凹槽的侧壁上设有进气口；多个石墨盘，分别设置于对应的凹槽内，进气口位于石墨盘上方；多个盖板，分别可开闭的设置于对应的石墨盘上方，盖板关闭时遮盖对应的石墨盘；第一气路，穿过天棚连通气体流道；第二气路，穿过天棚连通凹槽侧壁上的进气口。本申请的MOCVD腔体结构可用于在一次生长过程中实现多种外延结构的生长，提高研发的效率。

技术领域

本申请涉及半导体材料制备领域，具体涉及一种MOCVD腔体结构及其控制方法和MOCVD反应室。

背景技术

金属有机化合物化学气相沉积(简称MOCVD)设备是目前生产半导体外延材料的主要设备，应用领域广泛。

传统的行星式MOCVD反应室，石墨基座中的每个圆形凹陷区域均放置一个石墨盘，在一次生长流程中，所有石墨盘上的衬底都只能生长出同样的外延结构。对于包含多层不同材料的复杂结构，在研发阶段，需要进行多次生长流程，生长不同单层材料或者简单结构来进行性能表征。利用传统的行星式MOCVD反应室进行研究阶段材料的制备，既浪费研发经费又缺乏效率。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种MOCVD腔体结构及其控制方法和MOCVD反应室，实现在不同的石墨盘上生长出不同的外延结构。

本申请的一个实施例提供一种MOCVD腔体结构，包括：天棚；石墨基座，位于所述天棚的下方，所述天棚与所述石墨基座之间形成气体流道，所述石墨基座的上表面设有多个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有进气口；多个石墨盘，分别设置于对应的凹槽内，所述进气口位于所述石墨盘上方；多个盖板，分别可开闭的设置于对应的石墨盘上方，所述盖板关闭时遮盖所述对应的石墨盘；第一气路，穿过所述天棚连通所述气体流道；第二气路，穿过所述天棚连通所述凹槽侧壁上的进气口。

根据本申请的一些实施例，所述凹槽的深度为30mm～60mm。

根据本申请的一些实施例，所述的MOCVD腔体结构还包括石墨基座覆盖板，所述石墨基座覆盖板位于所述石墨基座中心的上方，所述第二气路穿过所述石墨基座覆盖板连通所述凹槽侧壁上的进气口。

根据本申请的一些实施例，所述石墨基座覆盖板为石英材质或石墨材质。

根据本申请的一些实施例，所述石墨基座的下方设有加热器。

根据本申请的一些实施例，所述凹槽侧壁上的进气口的中心线与所述石墨盘上表面的距离为：5～10mm。

本申请的一个实施例提供一种如上所述的MOCVD腔体结构的控制方法，包括：启动所述石墨基座和石墨盘的旋转；向所述第一气路中通入第一原料气，所述第一原料气进入所述气体流道，向所述第二气路通入第二原料气，所述第二原料气经过所述凹槽侧壁上的进气口进入所述凹槽；选择性地控制所述盖板打开，以暴露对应的石墨盘，从而使所述第一原料气进入所述凹槽，所述第一原料气中的第一原料和所述第二原料气第二原料发生化学反应后在暴露的石墨盘上的衬底上进行沉积；选择性地控制所述盖板关闭，以使所述盖板遮盖对应的石墨盘。

根据本申请的一些实施例，所述石墨基座的转动速度为100～500r/min，所述石墨盘的转动速度为100～300r/min。

本申请的一个实施例提供一种MOCVD反应室，包括如上所述的MOCVD腔体结构。

本申请的MOCVD腔体结构，在石墨基座的凹槽侧壁上开设进气口，以使第二原料可由进气口进入凹槽，在石墨盘的上方设置可开闭的盖板，盖板打开时第一原料进入凹槽，第一原料和第二原料进行化学反应后在石墨盘上的衬底上进行沉积，盖板关闭时第一原料不能进入凹槽，从而限制沉积的进行；对多个凹槽的盖板分别进行控制，实现在一次生长流程中生长多种不同外延结构，降低生产成本，提高研发效率。

附图说明