專利名稱：Mocvd設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭及其連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴淋頭，具體來說，本發(fā)明涉及ー種MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭。
背景技術(shù)：
金屬有機化學(xué)氣相沉積設(shè)備(簡稱M0CVD)是以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進行氣相外延，生長各種III -V族、II -VI族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料的エ藝設(shè)備。噴淋頭作為MOCVD設(shè)備最核心的部件，對整機的設(shè)計與制造具有決定性的作用。圖I示出了現(xiàn)有MOCVD反應(yīng)器中使用的常規(guī)噴淋頭結(jié)構(gòu)，包括底層101、中間層106以及頂蓋107。其中間層103設(shè)置V族氣體通道106，底層101和中間層106焊接。圖 2圖示了現(xiàn)有噴淋頭底層101的結(jié)構(gòu)，從圖I和圖2中我們可以看出其結(jié)構(gòu)有以下幾個缺陷一、底層101在焊接中變形較大，因底層101為ー薄板形式的零件，其強度不好，并在焊接的過程中易造成較大的變形。而在實際生產(chǎn)中，噴淋頭的底層101的底面102的平整度對外延片生長的好壞有決定性的影響。ニ、為焊接底層101與中間層103，必然會產(chǎn)生一條環(huán)形焊縫104，該焊縫處于冷卻水環(huán)形通道105下方；在長時間高溫下工作，很容易產(chǎn)生冷卻水泄漏，而一旦發(fā)生此問題，只能將噴淋頭報廢，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容
后述內(nèi)容的目的在于提供ー種MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭，減少底層和中間層焊接帶來的不利影響。為實現(xiàn)所述目的的MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭，包括噴淋組件、頂蓋組件，頂蓋組件包括頂蓋，噴淋組件包括連接在一起的底層、中間層和頂層，底層和中間層之間形成冷卻水通道、冷卻水腔，中間層和頂層之間形成V族氣體腔體，頂層和頂蓋之間形成III族氣體腔體，其特點是，底層為內(nèi)凹形一體件，具有底壁和自底壁凸出的圈圍側(cè)壁，中間層的外側(cè)面和底層的圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面焊接。所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，在圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)具有第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面和第二內(nèi)側(cè)面，第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面以及第二內(nèi)側(cè)面形成臺階形面，對應(yīng)該臺階面，中間層的外側(cè)面也設(shè)置有臺階面，中間層的臺階面和底層的臺階面配合以使中間層定位在底層之上，并且借助于兩臺階面中對應(yīng)的一個或多個面的焊接以使中間層焊接在底層之上。所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，在底層的底壁上有環(huán)形筋條，該環(huán)形筋條、底壁、圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面以及中間層的下表面之間合成環(huán)形的冷卻水通道，該環(huán)形筋條、底壁以及中間層的表面之間合成冷卻水腔，所述冷卻水通道由設(shè)置在所述底壁上的擋水筋條分隔成進水通道和出水通道，所述環(huán)形筋條有缺ロ以分別形成有進水通道的出口以及出水通道的入口。
所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，在各缺ロ處設(shè)置有導(dǎo)向筋條以將冷卻水導(dǎo)向到冷卻水腔。所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，兩處擋水筋條間隔180度分布，及進水通道的出口、出水通道的入口間隔180度分布。所述的噴淋頭，其進一步的特點是，III族毛細管、V族毛細管穿過中間層的底壁、冷卻水腔和底層的底壁。所述的噴淋頭，其進一步的特點是，通往V族氣體腔體的V族氣體通道包括依次接通的底層的圈圍側(cè)壁上的孔、頂蓋側(cè)壁上的孔以及中間層側(cè)壁上的孔。
所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，通往III族氣體腔體的III族氣體通道包括依次接通的底層的圈圍側(cè)壁上的孔、頂層側(cè)壁上的孔和III族氣體配流環(huán)。所述的噴淋頭，其進ー步的特點是，III族氣體配流環(huán)為ー圓環(huán)形，以將III族氣體均勻地分配至II I族氣體腔體。為實現(xiàn)所述目的的MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭的連接結(jié)構(gòu)，用于連接噴淋頭的噴淋組件的底層和中間層，其特點是，包括在為一體件的底層的底壁凸出的圈圍側(cè)壁和中間層的外側(cè)面，該圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面和該外側(cè)面相焊接。所述的連接結(jié)構(gòu)，其特點是，在圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)具有第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面和第二內(nèi)側(cè)面，第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面以及第二內(nèi)側(cè)面形成臺階形面，對應(yīng)該臺階面，中間層的外側(cè)面也設(shè)置有臺階面，中間層的臺階面和底層的臺階面配合以使中間層定位在底層之上，并且借助于兩臺階面中對應(yīng)的一個或多個面的焊接以使中間層焊接在底層之上。噴淋頭底層為ー內(nèi)凹形整體加工零件，提高了底層的強度，較大的減少了在焊接過程中產(chǎn)生在的變形。底層與中間層的焊縫移到了相對于底層的底壁較遠的第一側(cè)壁和軸肩平面，因此減小了或者對于底壁的平整度實質(zhì)上沒有影響，而底壁則無焊縫，冷卻水的泄漏問題得到了徹底解決。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖I是現(xiàn)有MOCVD反應(yīng)器的噴淋頭的剖面圖；圖2是現(xiàn)有MOCVD反應(yīng)器的噴淋頭底層的軸測圖；圖3是本發(fā)明噴淋頭的剖面圖；圖4是本發(fā)明噴淋頭底層的軸測圖；圖5是本發(fā)明噴淋頭的立體裝配圖；圖6是本發(fā)明噴淋頭噴淋組件的剖面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進ー步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。
如圖3和圖5所示，本發(fā)明實施例中的MOCVD反應(yīng)器的噴淋頭包括噴淋組件I和頂蓋組件2。噴淋組件I包括連接在一起的底層11、中間層12和頂層13。頂蓋組件2包括頂蓋21。圖3圖示了噴淋頭的剖面結(jié)構(gòu)，圖4是圖示了底層的結(jié)構(gòu)，圖6示出了噴淋組件的剖面圖。如圖3、圖4和圖6所示，底層11為ー內(nèi)凹形整體加工零件，具有底壁119和自底壁119凸出的圈圍側(cè)壁120，在圈圍側(cè)壁120的內(nèi)側(cè)有第一內(nèi)側(cè)面116、軸肩平面117以及第ニ內(nèi)側(cè)面118。在底壁119的內(nèi)壁面設(shè)置有環(huán)形筋條111、擋水筋條112以及導(dǎo)向筋條113。第一內(nèi)側(cè)面116、軸肩平面117以及第二內(nèi)側(cè)面118形成臺階面。環(huán)形筋條111和第二內(nèi)側(cè)面118之間形成冷卻水環(huán)形通道35，該冷卻水環(huán)形通道35由兩個擋水筋條112隔斷成進水通道37和出水通道38，環(huán)形筋條111上有分別對應(yīng)進水通道37的缺ロ(出口)114以及對應(yīng)出水通道38的缺ロ(入口)115，以使進水通道37、出水通道38分別和后述的冷卻水腔體36相通。 中間層12具有底壁121和自底壁121凸出的圈圍側(cè)壁122，底壁121為孔板結(jié)構(gòu)，其上分布插設(shè)有III族毛細管14、V族毛細管15，圈圍側(cè)壁122的上側(cè)由頂層13封蓋，頂層13也同時被III族毛細管14插入。對應(yīng)底層11的圈圍側(cè)壁120的內(nèi)側(cè)的前述臺階面，中間層12的圈圍側(cè)壁122的外側(cè)也有臺階面，兩個臺階面配合，以使中間層12定位在底層11上，且借助于ニ個臺階面中的一個或多個面的焊接來固定連接中間層12和底層11，以保證冷卻水腔36和前述冷卻水環(huán)通道35的密封性能。頂層13和中間層12之間的腔體為V族氣體腔體34，中間層12和底層11之間的腔體為冷卻水腔體36。在中間層12的圈圍側(cè)壁122上連接進水管16、出水管17。如圖3所示，頂蓋組件21覆蓋在噴淋組件I之上，頂蓋21的下側(cè)有內(nèi)凹，頂蓋21和噴淋組件I的頂層13之間設(shè)置有密封圈5，借此在頂蓋21和頂層13之間形成III族氣體腔體32。頂蓋21還覆蓋在噴淋組件I的底層11的圈圍側(cè)壁120之上，圈圍側(cè)壁120上形成有軸向孔331，頂蓋21上形成有曲折孔332，相應(yīng)地，中間層12上形成有徑向孔333，孔331、332、333接通，從而形成V族氣體通道33，V族氣體通道33和V族氣體腔體34接通。V族或III族氣體通道33、31在頂蓋21和中間層12、頂蓋21和底層11之間的結(jié)合部位設(shè)置O形密封圈4，以保證密封。繼續(xù)參照圖3，在噴淋組件I的底層11的圈圍側(cè)壁120上還形成軸向孔310，在頂蓋21上形成有徑向孔312，孔310、312接通，孔312與III族氣體配流環(huán)22接通，從而形成III族氣體通道31，III族氣體通道31和III族氣體腔體32接通。工作吋，III族氣體從III族氣體通道31進入到III族氣體氣體腔體32，再從III毛細管組14進入到反應(yīng)腔；同時，V族氣體從V族氣體通道33進入到V族氣體腔體34，再從V族毛細管組15進入到反應(yīng)腔。冷卻水從進水管16進入到進水通道37，再進入到冷卻水腔體36，從出水通道38流出，經(jīng)由出水管道17排出。在本發(fā)明的較佳實施例中，在進水通道37與出水通道38底部設(shè)置導(dǎo)向筋條113 ；所述擋水筋條112、導(dǎo)向筋條113均為兩處，進水通道的出口 114與出水通道的入口 115，按180°環(huán)形陳列排布。圖5圖示了本發(fā)明實施例的噴淋頭的裝配關(guān)系，由噴淋組件I、頂蓋組件2、0形密封圈3、O形密封圈4、O形密封圈5、定位銷6、螺釘7等可組裝成ー噴淋頭組成。噴淋組件I安裝在MOCVD腔體上，并通過O形密封圈3密封；頂蓋組件2通過定位銷6安裝在噴淋組件I上，并用螺釘7與噴淋組件I連結(jié)。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭，包括噴淋組件、頂蓋組件，頂蓋組件包括頂蓋，噴淋組件包括連接在一起的底層、中間層和頂層，底層和中間層之間形成冷卻水通道、冷卻水腔，中間層和頂層之間形成V族氣體腔體，頂層和頂蓋之間形成III族氣體腔體，其特征在于，底層為內(nèi)凹形一體件，具有底壁和自底壁凸出的圈圍側(cè)壁，中間層的外側(cè)面和底層的圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面焊接。
2.如權(quán)利要求I所述的噴淋頭，其特征在于，在圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)具有第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面和第二內(nèi)側(cè)面，第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面以及第二內(nèi)側(cè)面形成臺階形面，對應(yīng)該臺階面，中間層的外側(cè)面也設(shè)置有臺階面，中間層的臺階面和底層的臺階面配合以使中間層定位在底層之上，并且借助于兩臺階面中對應(yīng)的一個或多個面的焊接以使中間層焊接在底層之上。
3.如權(quán)利要求I所述的噴淋頭，其特征在干，在底層的底壁上有環(huán)形筋條，該環(huán)形筋條、底壁、圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面以及中間層的下表面之間合成環(huán)形的冷卻水通道，該環(huán)形筋條、底壁以及中間層的表面之間合成冷卻水腔，所述冷卻水通道由設(shè)置在所述底壁上的擋水筋條分隔成進水通道和出水通道，所述環(huán)形筋條有缺ロ以分別形成有進水通道的出ロ以及出水通道的入口。
4.如權(quán)利要求3所述的噴淋頭，其特征在于，在各缺ロ處設(shè)置有導(dǎo)向筋條以將冷卻水導(dǎo)向到冷卻水腔。
5.如權(quán)利要求3所述的噴淋頭，其特征在干，兩處擋水筋條間隔180度分布，及進水通道的出口、出水通道的入口間隔180度分布。
6.如權(quán)利要求3所述的噴淋頭，其特征在干，III族毛細管、V族毛細管穿過中間層的底壁、冷卻水腔和底層的底壁。
7.如權(quán)利要求I所述的噴淋頭，其特征在于，通往V族氣體腔體的V族氣體通道包括依次接通的底層的圈圍側(cè)壁上的孔、頂蓋側(cè)壁上的孔以及中間層側(cè)壁上的孔。
8.如權(quán)利要求I所述的噴淋頭，其特征在于，通往III族氣體腔體的III族氣體通道包括依次接通的底層的圈圍側(cè)壁上的孔、頂層側(cè)壁上的孔和III族氣體配流環(huán)。
9.如權(quán)利要求8所述的噴淋頭，其特征在于III族氣體配流環(huán)為ー圓環(huán)形，以將III族氣體均勻地分配至III族氣體腔體。
10.MOCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭的連接結(jié)構(gòu)，用于連接噴淋頭的噴淋組件的底層和中間層，其特征在于，包括在為一體件的底層的底壁凸出的圈圍側(cè)壁和中間層的外側(cè)面，該圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面和該外側(cè)面相焊接。
11.如權(quán)利要求10所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，在圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)具有第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面和第二內(nèi)側(cè)面，第一內(nèi)側(cè)面、軸肩平面以及第二內(nèi)側(cè)面形成臺階形面，對應(yīng)該臺階面，中間層的外側(cè)面也設(shè)置有臺階面，中間層的臺階面和底層的臺階面配合以使中間層定位在底層之上，并且借助于兩臺階面中對應(yīng)的一個或多個面的焊接以使中間層焊接在底層之上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種OCVD設(shè)備反應(yīng)器的噴淋頭及其連接結(jié)構(gòu)，減少底層和中間層在底面焊接帶來的不利影響。其中，噴淋頭包括噴淋組件、頂蓋組件，頂蓋組件包括頂蓋，噴淋組件包括連接在一起的底層、中間層和頂層，底層和中間層之間形成冷卻水通道、冷卻水腔，中間層和頂層之間形成V族氣體腔體，頂層和頂蓋之間形成III族氣體腔體，底層為內(nèi)凹形一體件，具有底壁和自底部凸出的圈圍側(cè)壁，中間層的外側(cè)面和底層的圈圍側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面焊接。
文檔編號C23C16/455GK102691051SQ20121020472
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者丁云鑫, 周永君, 徐小明, 鄔建偉 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司