專利名稱：雙面生長型mocvd反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體薄膜沉積設備，特別涉及一種雙面生長型金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)反應器。
背景技術：
以GaN為代表的新一代半導體材料以其寬直接帶隙(Eg = 3. ^V)、高熱導率、高硬度、高化學穩定性、低介電常數、抗輻射等特點獲得了人們的廣泛關注，在固態照明、固體激光器、光信息存儲、紫外探測器等領域都有巨大的應用潛力。按中國2002年的用電情況計算，如果采用固態照明替代傳統光源，一年可以省下三峽水電站的發電量，有著巨大的經濟、環境和社會效益。在光信息存儲方面，以GaN為基礎的固體藍光激光器可大幅度提高光存儲密度。正因為這些優點，GaN及其合金被寄予厚望。高亮度hGaN/GaN量子阱結構LEDs 已經商品化。目前商用GaN薄膜及其器件和紅黃光LED外延生長基本采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD，metal-organic chemical vapor deposition)系統。金屬有機化學氣相沉積是制備化合物半導體薄膜的一項關鍵技術，它利用較易揮發的有機物作為較難揮發的金屬原子的源反應物(M0源)，通過載氣攜帶到反應室內，與氫化物(hydride)反應，在加熱的基片上生成GaN等薄膜。MOCVD系統一般包括源供給系統、氣體輸運系統、反應室、加熱系統、 尾氣處理系統、控制系統、晶片取放系統等。通常MOCVD反應器一般包括反應室、加熱系統， 以及進氣口和出氣口等。目前世界上主流的MOCVD系統分為三種，其一為aixtron公司的行星式系統，其二為aixtron公司的showerhead系統，其三為美國Veeco公司的TurboDisc系統。隨著半導體照明市場和技術的發展，MOCVD設備也跟著同步發展，從最初的一片機，到后來的6片機、 7片機，再到后來的19片機、21片機，及至如今的45片機、55片機，MOCVD系統越做越大，其核心目的之一就是為了提高產能。在此，本發明為提高設備產能提供一條全新的思路。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種雙面生長型金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD)反應器。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案一種雙面生長型MOCVD反應器，包括反應室；位于所述反應室內壁上表面的第一石墨盤，所述第一石墨盤上設有第一承載槽， 所述第一承載槽的周圍設有卡持部件；位于所述反應室內壁下表面的第二石墨盤，所述第二石墨盤上設有第二承載槽；位于所述反應室頂部中心位置的進氣口，所述進氣口的橫截面為三層同心圓結構，由內到外依次為圓形的第一氫化物氣源入口、環形的金屬有機物氣源入口以及環形的第二氫化物氣源入口；位于所述反應室側壁的出氣口；分別位于第一石墨盤及第二石墨盤背面的兩套加熱系統。作為本發明的優選方案，所述出氣口由均勻分布在反應室側壁的多個孔洞組成。作為本發明的優選方案，所述第一承載槽與所述第二承載槽相對布置。作為本發明的優選方案，所述第一石墨盤上設有以所述進氣口呈中心對稱的多個第一承載槽，所述第二石墨盤上設有多個第二承載槽，分別與其上的多個第一承載槽一一對應。作為本發明的優選方案，所述進氣口中的第一氫化物氣源入口、金屬有機物氣源入口以及第二氫化物氣源入口的面積比為1 1 1。作為本發明的優選方案，所述兩套加熱系統可以均為燈絲加熱系統，也可以采用其他加熱方式，可分別控制反應室上下表面的溫度。本發明的有益效果在于目前市場上商業化的MOCVD設備，包括aixtron公司的行星式系統、showerhead系統，以及美國Veeco公司的TurboDisc系統，反應器中襯底都是單面放置，而本發明設計的雙面生長型MOCVD反應器可以雙面放置襯底；采用特別設計的三層同心圓結構進氣口，使反應氣體到達反應室之后分為上中下三層，并向上下兩層放置的襯底擴散，從而可雙面同時生長薄膜；采用上下兩層獨立的加熱系統可以單獨控制上下襯底的溫度，從而達到精確控溫、提高一致性的目的。綜上所述，本發明的雙面生長型MOCVD反應器，一方面提高了反應氣體的利用效
率，另一方面大大提高了薄膜產量。
圖1是本發明實施例中雙面生長型MOCVD反應器的結構示意圖。圖2是本發明實施例中雙面生長型MOCVD反應器第一承載槽的局部結構示意圖。圖3是本發明實施例中進氣口的橫截面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明的具體實施步驟，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。參見圖1，本實施例中提供一種雙面生長型MOCVD反應器，包括反應室1，各氣源可在反應室1內反應生長所需薄膜；位于所述反應室1內壁上表面的第一石墨盤21，所述第一石墨盤21上設有第一承載槽31，承載槽用于承載襯底，所述第一承載槽31的周圍設有卡持部件4，用于卡持襯底， 從而將襯底固定在反應室1的上表面，該結構的局部放大圖如圖2所示；位于所述反應室1內壁下表面的第二石墨盤22，所述第二石墨盤22上設有第二承載槽32，同樣用于承載襯底，從而可以在反應室1的上下表面同時生長薄膜；位于所述反應室1頂部中心位置的進氣口 5，所述進氣口 5的橫截面為三層同心圓結構，如圖3所示，由內到外依次為圓形的第一氫化物氣源(hydride)入口 51、環形的金屬有機物氣源(M0源)入口 52以及環形的第二氫化物氣源(hydride)入口 53 ；
位于所述反應室1側壁的出氣口 6，該出氣口 6由均勻分布在反應室側壁一圈的多個孔洞組成，出氣口放在側壁是比較理想的選擇，因為這樣可以保持氣流在水平方向的穩定；分別位于第一石墨盤21及第二石墨盤22背面的第一加熱系統71和第二加熱系統72。其中，第一承載槽31與第二承載槽32相對布置，使同時在上下表面生長的薄膜具有一致性。優選地，在第一石墨盤21上可以設有以進氣口 5呈中心對稱的多個第一承載槽 31，可以是兩個、三個或更多，所述第二石墨盤22上也設有多個第二承載槽32，分別與其上的多個第一承載槽31 —一對應。優選地，進氣口 5中各第一氫化物氣源入口 51、金屬有機物氣源入口 52以及第二氫化物氣源入口 53的面積比為1 1 1，這樣可以保證氣流流速穩定。本實施例中的兩套加熱系統均為燈絲加熱系統，可分別控制反應室上下表面石墨盤的溫度，從而可分別控制上下表面生長襯底的溫度。該MOCVD反應器工作時，反應氣體從反應室中央注入，由于進氣口采用三層同心圓結構，使注入氣源從內到外分別為氫化物氣源(hydride)、金屬有機源、氫化物氣源 (hydride)，反應氣體到達反應室之后分為上中下三層，中間為金屬有機源，上下兩層為 Hydride，反應氣體向裝載于上下表面的襯底擴散，在襯底上沉積外延薄膜。上下表面獨立的加熱系統可以單獨控制上下襯底的溫度，達到精確控溫、提高一致性的目的。由此可見，本發明的雙面生長型MOCVD反應器，可以同時雙面生長薄膜，提高了反應氣體的利用效率，并且大大提高了薄膜的產量。本發明中涉及的其他工藝條件為常規工藝條件，屬于本領域技術人員熟悉的范疇，在此不再贅述。上述實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案。任何不脫離本發明精神和范圍的技術方案均應涵蓋在本發明的專利申請范圍當中。
權利要求
1.一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于，包括反應室；位于所述反應室內壁上表面的第一石墨盤，所述第一石墨盤上設有第一承載槽，所述第一承載槽的周圍設有卡持部件；位于所述反應室內壁下表面的第二石墨盤，所述第二石墨盤上設有第二承載槽；位于所述反應室頂部中心位置的進氣口，所述進氣口的橫截面為三層同心圓結構，由內到外依次為圓形的第一氫化物氣源入口、環形的金屬有機物氣源入口以及環形的第二氫化物氣源入口；位于所述反應室側壁的出氣口；以及分別位于第一石墨盤及第二石墨盤背面的兩套加熱系統。
2.根據權利要求1所述一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于所述出氣口由均勻分布在反應室側壁的多個孔洞組成。
3.根據權利要求1所述一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于所述第一承載槽與所述第二承載槽相對布置。
4.根據權利要求1所述一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于所述第一石墨盤上設有以所述進氣口呈中心對稱的多個第一承載槽，所述第二石墨盤上設有多個第二承載槽，分別與其上的多個第一承載槽一一對應。
5.根據權利要求1所述一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于所述進氣口中的第一氫化物氣源入口、金屬有機物氣源入口以及第二氫化物氣源入口的面積比為 1:1:1。
6.根據權利要求1所述一種雙面生長型MOCVD反應器，其特征在于所述兩套加熱系統均為燈絲加熱系統。
全文摘要
本發明公開了一種雙面生長型金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)反應器，包括反應室；位于反應室內壁上表面的第一石墨盤，第一石墨盤上設有第一承載槽，第一承載槽的周圍設有卡持部件；位于反應室內壁下表面的第二石墨盤，第二石墨盤上設有第二承載槽；位于反應室頂部中心位置的進氣口，進氣口的橫截面為三層同心圓結構，由內到外依次為圓形的第一氫化物氣源入口、環形的金屬有機物氣源入口以及環形的第二氫化物氣源入口；位于反應室側壁的出氣口；以及分別位于第一石墨盤及第二石墨盤背面的兩套加熱系統。該雙面生長型MOCVD反應器，一方面可提高反應氣體的利用效率，另一方面可大大提高薄膜產量。
文檔編號C23C16/458GK102465280SQ20101053267
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者周健華, 郝茂盛 申請人:上海藍光科技有限公司