反應腔室的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種反應腔室，包括：反應室、噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環；其中，所述噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環均設置于所述反應室的內部；所述噴淋頭向所述托盤噴射反應氣體以在所述噴淋頭與所述托盤之間形成氣流；所述噴淋頭中靠近所述托盤的一側設置有聚氣環，所述聚氣環使得噴淋頭噴出的氣流聚集噴向所述托盤；所述抽氣裝置使得所述氣流從所述托盤的周圍排出；所述托盤的周圍設置有限流環，所述限流環高出所述托盤的上表面，且所述限流環的內徑大于所述聚氣環的內徑。在本發明提供的反應腔室中，在托盤的周圍增設了限流環，以降低托盤邊緣區域的氣流流速，從而提高了氣流分布的均勻性，進一步使得CVD沉積的均勻性得以提高。
【專利說明】反應腔室
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學氣相沉積設備【技術領域】，特別涉及一種反應腔室。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡稱CVD)設備用于制備各種薄膜材料，制備薄膜材料的基本過程如下:反應氣體輸送到反應腔室后發生化學反應，生成固態物質沉積在加熱的襯底表面，從而形成各種薄膜。
[0003]反應腔室是CVD設備中最重要的組成部分，具體結構請參考圖1，其為現有技術的反應腔室的結構示意圖。如圖1所示，反應腔室10 —般包括反應室11、托盤13、噴淋頭12、抽氣裝置(圖中未示出)，其中，噴淋頭12、托盤13、抽氣裝置均設置于所述反應室11的內部，托盤13位于噴淋頭12與抽氣裝置之間。托盤13用于放置襯底，托盤13下設置有支架14，支架14用于支撐托盤13。噴淋頭12向托盤13的表面噴射反應氣體以在噴淋頭12與托盤13之間形成氣流，抽氣裝置使得所述氣流從托盤13的周圍排出。反應腔室10還包括用于對托盤13進行加熱的加熱裝置15，加熱裝置15位于托盤13的下方。噴淋頭12的下表面的邊緣還設置有聚氣環16，所述聚氣環16用于控制所述氣流的范圍和方向。
[0004]所述反應腔室10可以用于金屬有機化合物化學氣相沉積(M0CVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)等化學氣相沉積設備。然 而，在化學氣相沉積過程發現，現有的反應腔室10沉積效果不佳，薄膜的均勻性有待提高，特別是托盤邊緣區域的沉積效果與其他位置的沉積效果有較大差異。
[0005]為了提高反應腔室的沉積均勻性，提高良率，本領域技術人員一直在尋找導致CVD設備沉積均勻性差的原因以及其解決方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種反應腔室，以解決現有的CVD設備沉積均勻性差的問題。
[0007]為解決上述技術問題，本發明提供一種反應腔室，所述反應腔室包括:反應室、噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環；
[0008]其中，所述噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環均設置于所述反應室的內部；
[0009]所述噴淋頭向所述托盤噴射反應氣體以在所述噴淋頭與所述托盤之間形成氣流；
[0010]所述噴淋頭中靠近所述托盤的一側設置有聚氣環，所述聚氣環使得噴淋頭噴出的氣流聚集噴向所述托盤；
[0011]所述抽氣裝置使得所述氣流從所述托盤的周圍排出；
[0012]所述托盤的周圍設置有限流環，所述限流環高出所述托盤的上表面，且所述限流環的內徑大于所述聚氣環的內徑。
[0013]優選的,在所述的反應腔室中,所述限流環較所述托盤的上表面高出2mm?5_。[0014]優選的，在所述的反應腔室中，所述限流環較所述托盤的上表面高出3mm。
[0015]優選的，在所述的反應腔室中，所述限流環的內徑較所述聚氣環的內徑大Imm?5mm ο
[0016]優選的，在所述的反應腔室中，所述聚氣環圍繞設置于所述噴淋頭的表面，并與所述噴淋頭的表面連接；
[0017]優選的，在所述的反應腔室中，所述反應腔室應用于MOCVD工藝。
[0018]優選的，在所述的反應腔室中，所述限流環的材質為石墨、碳化硅或者不銹鋼。
[0019]發明人發現，造成現有的CVD設備沉積均勻性差的原因在于，設置于噴淋頭邊緣的聚氣環減少了該處對應的托盤邊緣區域上方的排氣空間，氣流從托盤邊緣區域排出時，托盤邊緣區域上方的氣流流速非常大，影響了氣流分布的均勻性，導致在托盤邊緣區域CVD沉積的均勻性差。在本發明提供的反應腔室中，在托盤的周圍增設了限流環，以降低托盤邊緣區域的氣流流速，從而提高了氣流分布的均勻性，進一步使得CVD沉積的均勻性得以提聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是現有技術的反應腔室的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明 實施例的反應腔室的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的反應腔室作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0023]發明人經過研究發現，造成現有的CVD設備沉積均勻性差的原因在于，噴淋頭的邊緣設置有用于控制氣流范圍和方向的聚氣環，聚氣環的設置減少了該處對應的托盤邊緣區域上方的排氣空間，氣流通過抽氣裝置從所述托盤的周圍排出時，由于托盤邊緣位置的排氣空間比較小，托盤邊緣的氣流流速比托盤其他位置的氣流流速大，影響了氣流分布的均勻性，導致在托盤邊緣區域的CVD沉積不均勻。
[0024]綜上，造成現有的CVD設備沉積均勻性差的原因在于，噴淋頭的邊緣設置的聚氣環影響了氣流分布的均勻性。為了解決上述問題，本申請提出了如下技術方案:
[0025]請參考圖2，其為本發明實施例的CVD設備的反應腔室的結構示意圖。如圖2所示，所述CVD設備的反應腔室20包括:反應室21、噴淋頭22、托盤23、抽氣裝置(圖中未示出)和限流環27 ;其中，所述噴淋頭22、托盤23、抽氣裝置和限流環27均設置于所述反應室21的內部；所述噴淋頭22向所述托盤23噴射反應氣體以在所述噴淋頭22與所述托盤23之間形成氣流；所述噴淋頭22中靠近所述托盤23的一側設置有聚氣環26，所述聚氣環26使得噴淋頭22噴出的氣流聚集噴向所述托盤23 ;所述抽氣裝置使得所述氣流從所述托盤23的周圍排出；所述托盤23的周圍設置有限流環27，所述限流環27高出所述托盤23的上表面，且所述限流環27的內徑大于所述聚氣環26的內徑。
[0026]具體的，反應室21內設置有噴淋頭22、托盤23、抽氣裝置和限流環27，其中，所述托盤23用于放置襯底，所述托盤23下設置有支架24，所述支架24用于支撐所述托盤23。所述噴淋頭22設置于所述托盤23的上面，用于向所述托盤23噴射反應氣體以在所述噴淋頭22與所述托盤23之間形成氣流。所述噴淋頭22的下表面的邊緣還設置有聚氣環26，所述聚氣環26圍繞設置于所述噴淋頭22的表面，并與所述噴淋頭22的表面連接。所述聚氣環26用于控制氣流的范圍和方向，使得所述噴淋頭22噴出的氣流聚集噴向所述托盤23的上表面。所述托盤23的周圍設置有限流環27，所述限流環27靠近托盤23的邊緣，且高出所述托盤23的上表面。優選的,所述限流環27比所述托盤23的上表面高2mm?5mm,進一步的，所述限流環27比所述托盤23的上表面高3mm。
[0027]本實施例中，所述噴淋頭22的形狀和所述托盤23的形狀都為圓形，相應的，圍繞托盤23的限流環27的形狀和圍繞噴淋頭22聚氣環26的形狀都為圓環形。其中，所述限流環27的內徑大于所述聚氣環26的內徑。優選的，所述限流環27的內徑比所述聚氣環26的內徑大Imm?5mm,進一步的，所述限流環27的內徑比所述聚氣環26的內徑大2mm、3mm或 4mm。
[0028]請繼續參考圖2，如圖2所示，反應腔室20還包括抽氣裝置(圖中未示出)，所述抽氣裝置一般位于所述托盤23的下方，所述抽氣裝置使反應氣體從所述托盤23的周圍排出噴淋頭22與托盤23之間的區域，以產生氣壓使得所述反應氣體更容易到達所述托盤23。
[0029]如圖2所示，反應腔室20還包括加熱單元25，所述加熱單元25用于加熱所述托盤23。為了方便加熱，所述加熱單元25 —般位于所述托盤23的下方。
[0030]由于所述限流環27靠近托盤23和加熱單元25，所述限流環27 —般采用耐高溫的材料，其材質可以是石墨、碳化硅或者不銹鋼。
[0031]本發明所述的反應腔室20可以用于包括PECVD、LPCVD和MOCVD在內的各種CVD工藝，作為一個實施例，所述反 應腔室20用于MOCVD工藝，其工藝過程包括:將襯底放置于所述托盤23的面向噴淋頭22的表面；所述加熱單元25對所述襯底進行加熱；同時，所述噴淋頭22向所述托盤23噴出反應氣體，所述反應氣體在所述聚氣環26的作用下集中到達所述托盤23的上表面，之后，所述抽氣裝置使得反應氣體從所述托盤23的周圍排出噴淋頭22與托盤23之間的區域。在此過程中，反應腔室20通入的反應氣體不斷發生反應并在加熱的襯底表面形成薄膜。
[0032]由于反應腔室20中設置的聚氣環26減少了托盤23邊緣位置的排氣空間，反應氣體通過抽氣裝置從所述托盤23的周圍排出時，氣流聚集在聚氣環26正對的托盤23的邊緣區域。為了使得所述托盤23上表面的氣流分布均勻，本實施例的反應腔室20在所述托盤23的周圍設置了限流環27，限流環27增加了托盤23邊緣區域反應氣體流動的阻力，從而降低了所述托盤23邊緣位置的氣流速度。
[0033]綜上，在本發明實施例提供的CVD設備的反應腔室中，通過在托盤的周圍增設限流環以降低托盤邊緣位置處的氣流流速，提高氣流分布的均勻性，從而提高了 CVD沉積的均勻性。
【權利要求】
1.一種反應腔室，其特征在于，包括:反應室、噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環；其中，所述噴淋頭、托盤、抽氣裝置和限流環均設置于所述反應室的內部；所述噴淋頭向所述托盤噴射反應氣體以在所述噴淋頭與所述托盤之間形成氣流；所述噴淋頭中靠近所述托盤的一側設置有聚氣環，所述聚氣環使得噴淋頭噴出的氣流聚集噴向所述托盤；所述抽氣裝置使得所述氣流從所述托盤的周圍排出；所述托盤的周圍設置有限流環，所述限流環高出所述托盤的上表面，且所述限流環的內徑大于所述聚氣環的內徑。
2.如權利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述限流環較所述托盤的上表面高出2mm ?5mm0
3.如權利要求2所述的反應腔室，其特征在于，所述限流環較所述托盤的上表面高出3mm ο
4.如權利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述限流環的內徑較所述聚氣環的內徑大Imm?5mmο
5.如權利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述聚氣環圍繞設置于所述噴淋頭的表面，并與所述噴淋頭的表面連接。
6.如權利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述反應腔室應用于MOCVD工藝。
7.如權利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述限流環的材質為石墨、碳化硅或者不銹鋼。
【文檔編號】C23C16/455GK103436856SQ201310333067
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】譚華強, 黃允文, 喬徽, 林翔, 蘇育家 申請人:光壘光電科技（上海）有限公司