[发明专利]喷淋头以及反应腔

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别是一种喷淋头以及反应腔。

背景技术

化学气相沉积例如有机金属化学气相沉积（MOCVD）工艺的基本生长过程是，将反应气体从气源引入反应腔室，利用以加热器加热的衬底引发化学反应，从而在基片上生成单晶或多晶薄膜。在MOCVD过程中，薄膜生长所需要的反应物依靠气体运输（例如流动和扩散）到达生长表面，在运输过程的同时还发生着化学反应，最终生长粒子通过吸附和表面反应，结合进薄膜晶格。而MOCVD腔室是用来完成MOCVD工艺主要设备。

现有GaN薄膜的外延沉积通常在MOCVD设备中，通过MOCVD工艺完成。在现有的GaN外延沉积工艺中，通常是由MOCVD设备的喷淋头（showerhead）来提供相应的反应气体。喷淋头具有III族源腔和V族源腔，用于分别向MOCVD设备的反应腔中提供镓源气体（如：TMG）和氮源气体（如：氨气）。所述镓源气体和氮源气体进入反应腔后，在所述喷淋头下方的加热衬底表面发生反应，并在衬底上形成GaN薄膜。但是，在衬底上形成GaN薄膜的同时，镓源气体和氮源气体也会在所述喷淋头的下表面（即出气表面）反应，此外，反应气体在到达衬底时并不能完全在所述衬底表面反应，一部分会与所述衬底发生碰撞后反弹，而在喷淋头和衬底之间的反应区域中也会有一部分反应气体由于相互之间的碰撞等也会改变运动方向，这就导致喷淋头的下表面时刻都在生长疏松的GaN材料。附着在所述喷淋头的下表面的GaN对于在腔内的衬底上生长的GaN是一种潜在威胁：喷淋头的下表面的GaN会掉落至衬底上，就会造成衬底上的GaN膜产生缺陷。

因此，需要对现有的技术进行改进，以避免在衬底上形成缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷淋头和反应腔，以缓解或解决现有技术中容易在衬底上形成缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于沉积III-V族材料反应腔的喷淋头，所述反应腔包括气体反应区域，所述喷淋头邻近所述反应区域设置，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体；所述喷淋头设置有一磁性材料层，使得喷淋头朝向所述反应区域的出气面至反应区域之间形成磁场，所述磁场使得反应区域中向出气面运动的反应气体发生偏转。

本发明还提供一种反应腔，其包括腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。

本发明还提供另一种反应腔，其包括腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体中的底部，所述喷淋头设置在所述腔体中的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，还包括一磁性材料层，所述磁性材料层设置于所述腔体外的顶部，且正对所述喷淋头的区域。

与现有技术相比，本发明提供的喷淋头以及反应腔中，所述喷淋头中或反应腔外设置有一磁性材料层，使得喷淋头的出气面下方的反应区域中形成磁场，所述磁场使得从衬底托盘方向反弹的反应气体的离子发生偏转，从而减少到达喷淋头出气面表面的反应气体的离子量，从而减少在出气面的沉积。

附图说明

图1为本发明第一实施例的喷淋头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的喷淋头中磁性材料层的结构示意图；

图3为本发明实施例的喷淋头的作用原理图；

图4为本发明第二实施例的喷淋头的结构示意图；

图5为本发明第三实施例的反应腔的结构示意图；

图6为本发明第四实施例的反应腔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的喷淋头以及反应腔进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。