[发明专利]喷淋头以及气相沉积反应腔

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别是涉及一种喷淋头以及气相沉积反应腔。

背景技术

自GaN(氮化镓)基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED(发光二极管)研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注。

现有技术的白光LED的制造工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔内进行。通常，将III族源气体和V族源气体分别通入化学气相沉积反应腔内，III族源气体和V族源气体在反应腔内反应以在衬底上形成III-V族材料薄膜。

在现有的技术中，采用图1所示的喷淋头100向化学气相沉积反应腔通入反应气体。所述喷淋头100包括依次层叠的第一源气体腔140、第二源气体腔150以及冷却腔160，所述冷却腔160邻近气体的反应区域，所述第一源气体腔140内的气体经过第一气管142排出，所述第二源气体腔150内的气体经过第二气体管152排出，由于所述冷却腔160设置在所述第一源气体腔140和第二源气体腔150下方，所以，所述冷却腔160遮挡住了所述第一源气体腔140和第二源气体腔150，使得所述第一源气体腔140和第二源气体腔150中的气体不被气相沉积反应腔中反应区域中的高温加热。

当所述III族源气体和V族源气体从所述喷淋头100排出后，再在反应区域内混合，并被化学气相沉积工艺腔内的托盘加热，从而防止所述III族源气体和V族源气体过早的混合，从而避免过早发生反应。但是，由于在现有技术中，所述冷却腔160遮挡住了所述第一源气体腔140和第二源气体腔150，使得所述第二源气体腔150中的V族反应气体不被气相沉积反应腔中反应区域中的高温加热，造成V族反应气体的分解率低，进而限制了应该用现有技术的喷淋头的MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)反应腔的沉积效率的提高。

为解决上述问题，发明人所在企业提出的尚未公开的中国专利申请201310128256.6披露了如下的内容：

在中国专利申请201310128256.6中，专利申请201310128256.6的发明人经过对现有技术喷淋头的深入研究发现，V族源气体的分解温度较高，而III族源气体的分解温度较低，如果将所述冷却腔260设置在所述第一源气体腔240和所述第二源气体腔250之间，如图2所示，则在发生沉积反应时，所述第二源气体腔250没有所述冷却腔260的阻挡，热辐射能加热所述第二源气体腔250，对所述第二源气体腔250中的V族源气体有预热效果，有助V族源气体的分解，而所述冷却腔260可以有效降低III族源气体的温度，防止III族源气体过快分解，从而提高沉积效率。

在实际的沉积工艺中发现，III族源气体和V族源气体在进入化学气相沉积反应腔时，需要满足不同的温度要求。然而，在上述的喷淋头中，III族源气体容易受到V族源气体腔的高温影响，造成III族源气体的温度升高，预分解率提高，从而影响MOCVD工艺的效率。因此，如何提供一种喷淋头，能够减少所述III族源气体和V族源气体之间的温度相互影响，已成为本领域技术人员需要解决的技术。

发明内容

现有技术的喷淋头存在不同的反应源气体在进入反应区域之前温度相互影响较为严重的问题，本发明提供一种能解决上述问题的喷淋头以及气相沉积反应腔。

本发明提供一种用于气相沉积的反应腔的喷淋头，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，所述喷淋头包括依次层叠设置的第一源气体腔、冷却腔和第二源气体腔，所述第二源气体腔邻近所述反应区域设置，所述第一源气体腔和所述第二源气体腔分别与所述反应区域连通，所述第一源气体腔和所述第二源气体腔分别用于所述反应区域通入第一反应气体和第二反应气体；

其中，所述第一源气体腔与至少一第一气管连通，所述第一气管穿过所述冷却腔和所述第二源气体腔，并连通所述反应区域；

所述第一气管至少位于所述第二源气体腔内的部分的外壁设置有隔热层。

进一步的，在所述喷淋头中，至少所述第一气管从进入所述第二源气体腔至到达所述反应区的部分的外壁上设置有隔热层。

进一步的，在所述喷淋头中，所述隔热层包括套设在所述第一气管外的气体隔离管和所述气体隔离管内流通的冷却气体。

进一步的，在所述喷淋头中，所述冷却腔和所述第二源气体腔之间还设置有一冷却气体腔，所述冷却气体腔通有所述冷却气体，所述气体隔离管连通所述冷却气体腔和所述反应区域。