超常壓化學氣相沉積裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體材料制造領域，尤其是涉及一種超常壓化學氣相沉積裝置。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積(CVD)技術集精密機械、半導體材料、真空電子、流體力學、光學、化學、計算機多學科為一體，是一種自動化程度高、價格昂貴、技術集成度高的高端半導體材料、光電子器件制造專用設備?；瘜W氣相沉積設備作為化合物半導體材料外延生長的理想方法，具有質量高、穩(wěn)定性好、重復性好、工藝靈活、能規(guī)?；慨a(chǎn)等特點，已經(jīng)成為業(yè)界生產(chǎn)半導體光電器件和微波器件的關鍵核心設備，具有廣闊的應用前景和產(chǎn)業(yè)化價值。
[0003]三族氮化物半導體材料(如AIN、GaN, InN)由于其寬頻譜范圍可調節(jié)、多功能等優(yōu)良光電性能，在新型半導體器件上廣泛應用，基于(Ga1^AlyInx)N異質結構和相關合金的器件結構用于制造高效、單片集成的能量轉換系統(tǒng)(如多結疊層太陽能電池、激光器(LDs)和照明用發(fā)光二極管(LEDs))以及用于光纖通信的高速光電器件等。目前，三族氮化物主要由低壓沉積技術如分子束外延(MBE)或者金屬有機物化學氣相沉積設備(MOCVD)制造，然而低壓沉積工藝中，反應氣體組分之間分壓的壓差不大，在非平衡反應工藝條件下分解過程會反向進行，由于生長InN以及富In相關的三族氮化物材料化學不穩(wěn)定性以及較低的分解溫度，導致這些材料生長在低壓沉積工藝中也極具挑戰(zhàn)性。有實驗和理論證據(jù)證明在聞壓(超常壓)工藝條件下可以提聞InN以及富In相關的二族氣化物材料中的In含量,進而提聞相關器件如LEDs和LDs的性能。
[0004]目前人們對超常壓化學氣相沉積(Superatmospheric Chemical VaporDeposit1n)裝置的研究較少,而且其制造難度較大,如何設計一種制造簡單、可靠性高的超常壓化學氣相沉積裝置對提高三族氮化物半導體性能、研究新型材料具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種超常壓化學氣相沉積裝置，主要包括:保壓外殼、保壓腔體、氣體導入部件、反應腔體、反應腔體外殼、載片盤、襯底、載片盤支撐、加熱部件、加熱部件支撐、底座、尾氣出口、外部接口。所述保壓腔體位于保壓外殼和反應腔體外殼之間，設置保壓腔體的工作壓力高于反應腔體外殼內(nèi)反應腔體的工作壓力，以保證反應腔體相對于保壓腔體為負壓的“真空”狀態(tài)；氣體導入部件用于將反應氣體及其載氣、吹掃氣體導入反應腔體；載片盤位于所述反應腔體內(nèi)，由載片盤支撐提供支撐，在所述載片盤上能裝載單個或兩個以上襯底；加熱部件位于所述載片盤下方，用于對載片盤進行加熱，以使上述物理化學反應在所需溫度條件下順利進行，由加熱部件支撐提供支撐；尾氣出口設置在反應腔體底部用于反應尾氣的排出；在保壓外殼或底座上根據(jù)需要設置一個以上用于冷卻水、檢測或調節(jié)信號、電、反應氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口，所述外部接口使用時須保證保壓腔體良好的密封性。
[0006]可選的，在保壓外殼上設置觀察窗口，方便觀察保壓腔體內(nèi)的情況。
[0007]本發(fā)明采用設置保壓腔體和反應腔體的雙腔體結構，可以通過壓力調節(jié)和設置使反應腔體相對保壓腔體處于負壓狀態(tài)，即使反應腔體相對于保壓腔體成為真空腔體，這樣可以保留現(xiàn)有氣相沉積設備反應腔體的真空密封設計，主要對保壓腔體和保壓外殼進行壓力容器設計，極大簡化超常壓氣相沉積裝置設計，另外壓力外殼和保壓腔體的設置也在一定程度給反應腔體增加了一道保護屏障，而且保壓腔體中的氣體可以使用相對反應氣體更為安全的氣體，提高了設備安全性能。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的超常壓化學氣相沉積裝置示意圖。
[0009]圖2為在圖1基礎上增加觀察窗口的示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的超常壓化學氣相沉積裝置的示意性剖視圖。應理解，本發(fā)明公開的圖1重點示意了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的超常壓化學氣相沉積裝置的元部件，也就是說，這些附圖并不意在示意出超常壓化學氣相沉積裝置中的每一個單獨的元部件。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明超常壓化學氣相沉積裝置主要包括:保壓外殼1、保壓腔體2、氣體導入部件3、反應腔體4、反應腔體外殼5、載片盤6、襯底7、載片盤支撐8、加熱部件9、加熱部件支撐10、底座11、尾氣出口 12、外部接口 13。所述保壓腔體2位于保壓外殼I和反應腔體外殼5之間，設置保壓腔體2的工作壓力高于反應腔體外殼5內(nèi)反應腔體4的工作壓力，以保證反應腔體4相對于保壓腔體2為負壓的“真空”狀態(tài)；氣體導入部件3用于將反應氣體及其載氣、吹掃氣體導入反應腔體4 ;載片盤6位于所述反應腔體4內(nèi)，由載片盤支撐8提供支撐，在所述載片盤6上能裝載單個或兩個以上襯底7 ;加熱部件9位于所述載片盤6下方，用于對載片盤6進行加熱，以使上述物理化學反應在所需溫度條件下順利進行，由加熱部件支撐10提供支撐；尾氣出口 12設置在反應腔體4底部用于反應尾氣的排出；在保壓外殼I或底座11上根據(jù)需要設置一個以上用于冷卻水、檢測或調節(jié)信號、電、反應氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口 13，所述外部接口 13使用時須保證保壓腔體2良好的密封性。
[0012]裝置工作過程中，超常壓化學氣相沉積裝置的反應腔體4的工作壓力在大氣壓(常壓)以上時，設置保壓腔體2壓力與反應腔體4的工作壓力保持一定的正壓力差，或者設置一定的保壓腔體2壓力，該壓力大于反應腔體4的工作壓力最大值。這樣，通過壓力調節(jié)和設置使反應腔體4相對保壓腔體2處于負壓狀態(tài)，即使反應腔體4相對于保壓腔體2成為真空腔體。
[0013]圖2是在圖1的基礎上增加了觀察窗口 14的設置，方便觀察保壓腔體2內(nèi)的情況。
[0014]以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員的理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可根據(jù)上述揭示內(nèi)容做出變更、修飾或等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種超常壓化學氣相沉積裝置，主要包括:保壓外殼(I)、保壓腔體(2)、氣體導入部件(3)、反應腔體(4)、反應腔體外殼(5)、載片盤(6)、襯底(7)、載片盤支撐(8)、加熱部件(9)、加熱部件支撐(10)、底座(11)、尾氣出口(12)、外部接口(13)，其特征在于所述保壓腔體(2)位于保壓外殼(I)和反應腔體外殼(5)之間，設置保壓腔體(2)的工作壓力高于反應腔體外殼(5)內(nèi)反應腔體(4)的工作壓力，以保證反應腔體(4)相對于保壓腔體(2)為負壓狀態(tài)。2.根據(jù)權利要求1所述的超常壓化學氣相沉積裝置，其特征在于所述保壓外殼(I)或底座(11)上根據(jù)需要設置一個以上用于冷卻水、檢測或調節(jié)信號、電、反應氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口(13)，所述外部接口(13)使用時須保證保壓腔體(2)良好的密封性。3.根據(jù)權利要求1或2所述的超常壓化學氣相沉積裝置，其特征在于所述保壓外殼(I)上設置有觀察窗口(14)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超常壓化學氣相沉積裝置，主要包括外殼、保壓腔體、反應腔體外殼、反應腔體。本發(fā)明采用設置保壓腔體和反應腔體的雙腔體結構，可以通過壓力調節(jié)和設置使反應腔體相對保壓腔體處于負壓狀態(tài)，即使反應腔體相對于保壓腔體成為真空腔體，這樣可以保留現(xiàn)有氣相沉積裝置反應腔體的真空密封設計，主要對保壓腔體和保壓外殼進行壓力容器設計，極大簡化超常壓化學氣相沉積裝置設計，另外壓力外殼和保壓腔體的設置也在一定程度給反應腔體增加了一道保護屏障，而且保壓腔體中的氣體可以使用相對反應氣體更為安全的氣體，提高了設備安全性能。
【IPC分類】C23C16/34, C23C16/52
【公開號】CN104947087
【申請?zhí)枴緾N201410122524
【發(fā)明人】甘志銀, 胡少林
【申請人】甘志銀
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月31日