[发明专利]应用于化学气相沉积装置的气体分流喷头

说明书

技术领域

本发明相关于一种应用于化学气相沉积装置的气体分流喷头，特别是有关一种其内每一单层都具有气体分流与侧向注气功能的气体分流喷头。

背景技术

在电子元件与光电元件的制造过程中，经常需要以有机金属化学气相沉积(MOCVD)技术于基板或晶圆上制作薄膜，通常借由喷头(injector)将Ⅲ族气体与Ⅴ族气体通入行星式有机金属化学气相沉积反应器(planetary MOCVD reactor)中，而制作Ⅲ族-Ⅴ族化合物半导体薄膜(例如GaN、AlN等)。在进行此Ⅲ族-Ⅴ族化合物半导体薄膜制作时，行星式有机金属化学气相沉积反应器(planetary MOCVD reactor)所使用的气体喷头通常采用三重喷头(triple injector)的设计。参照图1，其为现有习知采用三重喷头(triple injector)设计的喷头10的侧视图。喷头10主要由上管12、中管14、以及下管16等三个不同水平的气体管道由上至下排列而组成，氢气(H₂)或氮气(N₂)为三个通道的运载气体(carrier gas)。其中，Ⅴ族气体(例如氨气(NH₃))由上管12与下管16射出，Ⅲ族气体(例如三甲基镓(TMGa)、三甲基铝(TMAl))则由中管14射出，Ⅲ族气体与Ⅴ族气体则在基板(或晶圆)18放置的区域相遇并产生化学反应，而沉积出Ⅲ族-Ⅴ族化合物半导体薄膜于基板(或晶圆)18的表面上。

由于现有习知喷头10由于要对不同的气体进行分流，所以必需要采取将上管12、中管14、以及下管16垂直堆叠的多层结构设计，才能将不同的气体进行纵向的分流，而由不同高度的水平面喷入有机金属化学气相沉积反应器(MOCVD reactor)中，所以在体积上无法进一步缩减，并且由于不同的反应气体由不同的高度(或水平面)喷出，导致各种反应气体除了需要经过一定时间横向扩散之外，同时还需要经过一定时间的纵向扩散，才能使各个反应气体均匀地分布于反应室中而产生反应，而沉积形成均匀的Ⅲ族-Ⅴ族化合物半导体薄膜。

有鉴于此，亟需要一种可以在单层结构内进行气体分流而让各种反应气体由同一水平面喷出并扩散混合的喷头，而可以缩减喷头体积与反应气体扩散的时间。

发明内容

本发明的目的为解决机金属化学气相沉积(MOCVD)反应器的现有习知喷头的缺点，而提供一种应用于化学气相沉积装置的气体分流喷头，该气体分流喷头经由单层结构即可以对各种不同的反应气体进行分流，而由同一水平面侧向喷出，而缩短各种反应气体在反应室内均匀扩散所需的时间，并进一步缩减喷头的体积，特别是缩减纵向的长度或体积。

根据本发明的目的，本发明提供一种应用于化学气相沉积装置的气体分流喷头，该气体分流喷头由单层的气体分流层所组成，而该气体分流层用以分流不同的气体而将其由同一水平面侧向喷出，该气体分流层包含圆盘状主体、多条第一气体通道、多条第二气体通道、以及多条第三气体通道。圆盘状主体的中心位置具有圆形开孔而做为中央供气道，用以容置布气装置以及供气体通行，经由该布气装置将不同的(反应)气体分别分配到第一气体通道、第二气体通道、以及第三气体通道中以进行气体分流。无论是第一(反应)气体、第二(反应)气体、第三(反应)气体都可以采取适当的运载气体，例如氢气(H₂)、氮气(N₂)等等，而运载不同的(反应)气体通行第一气体通道、第二气体通道、及第三气体通道而进入反应室中。第一气体通道由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边(或圆周方向)延伸而呈放射状排列，用以将第一气体(即Ⅲ族气体)由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边输送，而横向喷出。第二气体通道由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边(或圆周方向)延伸而呈放射状排列，用以将第二气体(即Ⅴ族气体)由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边输送，而横向喷出。第三气体通道由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边(或圆周方向)延伸而呈放射状排列，用以将第三气体(即Ⅴ族气体)由圆盘状主体的中心位置向圆盘状主体的周边输送，而横向喷出。所述第一气体通道、所述第二气体通道、以及所述第三气体通道皆对称分布于圆盘状主体内的同一水平面上。借由第一气体通道、所述第二气体通道、以及所述第三气体通道，可以单层结构取代现有习知的多层结构(即三重喷头的设计)而对不同的(反应)气体进行分流，即可以经由不同气体通道在同一水平面上输送不同的(反应)气体而横向由喷头(或气体分流层)喷出，以缩短各种反应气体于反应室内均匀扩散所需的时间以及喷头的体积(特别是缩减纵向的长度或体积)。