一种MOCVD设备的喷淋结构的制作方法

一种mocvd设备的喷淋结构
技术领域
1.本发明属于气相外延生长技术领域，特别是涉及一种mocvd设备的喷淋结构。


背景技术：

2.金属有机化合物化学气相沉淀技术(metal
‑
organic chemical vapor deposition，简称mocvd)是最常见的应用于半导体领域的薄膜生长技术之一，具有适用范围广泛、适合于生长各种异质结构材料、可以生长超薄外延层并获得很陡的界面过渡、生长易于控制、可以生长纯度很高的材料、可以进行大规模生产等特点。
3.公告号为cn210001931u的中国专利，公开了一种喷淋头装置及mocvd设备，为了达到进气均匀的目的，该专利将旋转轴与喷淋盘焊接在一起，并在喷淋盘上方开口为旋转轴留位置，但这种结构容易出现气体泄漏，由于mocvd技术中的气源大都具有毒性，一旦发生气体泄漏，必然存在人员中毒的风险。
4.公告号为cn10460747a的中国专利，公开了一种mocvd设备的喷淋头，为了解决反应物过早地受热反应，改进了传统的送气管道系统的结构，但是这种改进后的送气管道系统结构大幅度增加了加工制造难度，不利于mocvd设备的产业化。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种mocvd设备的喷淋结构，进一步简化了结构设计，降低了加工制造难度，降低了气体泄漏的风险，保证了进气的均匀性。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种mocvd设备的喷淋结构，包括反应室、上进气喷淋头、下进气喷淋头及可旋转载物台；在所述反应室的顶板中部设置有混合气体进气口；所述上进气喷淋头设置在反应室内部，上进气喷淋头位于混合气体进气口正下方；所述下进气喷淋头设置在反应室内部，下进气喷淋头位于上进气喷淋头正下方；所述可旋转载物台设置在反应室内部，可旋转载物台位于下进气喷淋头正下方。
7.所述上进气喷淋头及下进气喷淋头在反应室内部的高度位置可调。
8.所述上进气喷淋头采用圆盘形结构，上进气喷淋头与反应室顶板之间的空间构成混合气体初混腔。
9.所述下进气喷淋头采用圆盘形结构，下进气喷淋头与上进气喷淋头之间的空间构成混合气体精混腔。
10.所述下进气喷淋头下方的反应室内部空间构成反应腔。
11.在所述上进气喷淋头的圆盘上均布有若干进气通孔，所有的进气通孔均采用锥孔结构，进气通孔的大口端与混合气体初混腔相连通，进气通孔的小口端与混合气体精混腔相连通。
12.在所述下进气喷淋头的圆盘上均布有若干出气通孔，所有的出气通孔均采用锥孔结构，出气通孔的小口端与混合气体精混腔相连通，出气通孔的大口端与反应腔相连通且与可旋转载物台上表面正对。
13.所述进气通孔在上进气喷淋头的圆盘上采用的分布规律为：在进气喷淋头的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，进气通孔的孔径逐渐增大。
14.所述出气通孔在下进气喷淋头的圆盘上采用的分布规律为：在出气通孔的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，出气通孔的孔径逐渐增大。
15.所述上进气喷淋头圆盘上的所有进气通孔所占的有效开口面积大于下进气喷淋头圆盘上的所有出气通孔所占的有效开口面积。
16.本发明的有益效果：
17.本发明的mocvd设备的喷淋结构，进一步简化了结构设计，降低了加工制造难度，降低了气体泄漏的风险，保证了进气的均匀性。
附图说明
18.图1为本发明的一种mocvd设备的喷淋结构示意图；
19.图2为本发明的上进气喷淋头的俯视图；
20.图3为本发明的下进气喷淋头的仰视图；
21.图中，1—反应室，2—上进气喷淋头，3—下进气喷淋头，4—可旋转载物台，5—混合气体进气口，6—混合气体初混腔，7—混合气体精混腔，8—反应腔，9—进气通孔，10—出气通孔。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
23.如图1～3所示，一种mocvd设备的喷淋结构，包括反应室1、上进气喷淋头2、下进气喷淋头3及可旋转载物台4；在所述反应室1的顶板中部设置有混合气体进气口5；所述上进气喷淋头2设置在反应室1内部，上进气喷淋头2位于混合气体进气口5正下方；所述下进气喷淋头3设置在反应室1内部，下进气喷淋头3位于上进气喷淋头2正下方；所述可旋转载物台4设置在反应室1内部，可旋转载物台4位于下进气喷淋头3正下方。
24.所述上进气喷淋头2及下进气喷淋头3在反应室1内部的高度位置可调。
25.所述上进气喷淋头2采用圆盘形结构，上进气喷淋头2与反应室1顶板之间的空间构成混合气体初混腔6。
26.所述下进气喷淋头3采用圆盘形结构，下进气喷淋头3与上进气喷淋头2之间的空间构成混合气体精混腔7。
27.所述下进气喷淋头3下方的反应室1内部空间构成反应腔8。
28.在所述上进气喷淋头2的圆盘上均布有若干进气通孔9，所有的进气通孔9均采用锥孔结构，进气通孔9的大口端与混合气体初混腔6相连通，进气通孔9的小口端与混合气体精混腔7相连通。
29.在所述下进气喷淋头3的圆盘上均布有若干出气通孔10，所有的出气通孔10均采用锥孔结构，出气通孔10的小口端与混合气体精混腔7相连通，出气通孔10的大口端与反应腔8相连通且与可旋转载物台4上表面正对。
30.所述进气通孔9在上进气喷淋头2的圆盘上采用的分布规律为：在进气喷淋头2的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，进气通孔9的孔径逐渐增大。
31.所述出气通孔10在下进气喷淋头3的圆盘上采用的分布规律为：在出气通孔10的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，出气通孔10的孔径逐渐增大。
32.所述上进气喷淋头2圆盘上的所有进气通孔9所占的有效开口面积大于下进气喷淋头3圆盘上的所有出气通孔10所占的有效开口面积。
33.下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
34.本实施例中，通入的混合气体为mo源，反应室1的侧壁采用夹层水冷方式，上进气喷淋头2与下进气喷淋头3之间的间距为20mm；经过流量控制的混合气体先通过混合气体进气口5进入混合气体初混腔6，之后经过上进气喷淋头2圆盘上的进气通孔9进入混合气体精混腔7，然后经过下进气喷淋头3圆盘上的出气通孔10喷射到可旋转载物台4上表面，由于上进气喷淋头2圆盘上的所有进气通孔9所占的有效开口面积大于下进气喷淋头3圆盘上的所有出气通孔10所占的有效开口面积，进而使上进气喷淋头2和下进气喷淋头3等效形成用于混合气体喷射的拉法尔喷管，有效保证了混合气体在反应腔8内的均匀性。
35.另外，根据实际工艺需要，可以适当调整进气通孔9和出气通孔10的数量、锥度、孔径和锥孔截面形状，本实施例中优选的锥孔截面形状为圆形。
36.实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。


技术特征：
1.一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：包括反应室、上进气喷淋头、下进气喷淋头及可旋转载物台；在所述反应室的顶板中部设置有混合气体进气口；所述上进气喷淋头设置在反应室内部，上进气喷淋头位于混合气体进气口正下方；所述下进气喷淋头设置在反应室内部，下进气喷淋头位于上进气喷淋头正下方；所述可旋转载物台设置在反应室内部，可旋转载物台位于下进气喷淋头正下方。2.根据权利要求1所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述上进气喷淋头及下进气喷淋头在反应室内部的高度位置可调。3.根据权利要求2所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述上进气喷淋头采用圆盘形结构，上进气喷淋头与反应室顶板之间的空间构成混合气体初混腔。4.根据权利要求3所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述下进气喷淋头采用圆盘形结构，下进气喷淋头与上进气喷淋头之间的空间构成混合气体精混腔。5.根据权利要求4所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述下进气喷淋头下方的反应室内部空间构成反应腔。6.根据权利要求5所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：在所述上进气喷淋头的圆盘上均布有若干进气通孔，所有的进气通孔均采用锥孔结构，进气通孔的大口端与混合气体初混腔相连通，进气通孔的小口端与混合气体精混腔相连通。7.根据权利要求6所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：在所述下进气喷淋头的圆盘上均布有若干出气通孔，所有的出气通孔均采用锥孔结构，出气通孔的小口端与混合气体精混腔相连通，出气通孔的大口端与反应腔相连通且与可旋转载物台上表面正对。8.根据权利要求7所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述进气通孔在上进气喷淋头的圆盘上采用的分布规律为：在进气喷淋头的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，进气通孔的孔径逐渐增大。9.根据权利要求8所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述出气通孔在下进气喷淋头的圆盘上采用的分布规律为：在出气通孔的圆盘半径方向上，从圆心侧到圆周侧，出气通孔的孔径逐渐增大。10.根据权利要求9所述的一种mocvd设备的喷淋结构，其特征在于：所述上进气喷淋头圆盘上的所有进气通孔所占的有效开口面积大于下进气喷淋头圆盘上的所有出气通孔所占的有效开口面积。

技术总结
一种MOCVD设备的喷淋结构，包括反应室、上进气喷淋头、下进气喷淋头及可旋转载物台；反应室的顶板中部设有混合气体进气口；上进气喷淋头设在反应室内部，上进气喷淋头位于混合气体进气口下方；下进气喷淋头设在反应室内部，下进气喷淋头位于上进气喷淋头下方；可旋转载物台设在反应室内部，可旋转载物台位于下进气喷淋头下方；上进气喷淋头与反应室顶板之间构成混合气体初混腔；下进气喷淋头与上进气喷淋头之间构成混合气体精混腔；下进气喷淋头下方的反应室内部空间构成反应腔；上进气喷淋头圆盘上均布有若干进气通孔，下进气喷淋头圆盘上均布有若干出气通孔，进气通孔及出气通孔均采用锥孔结构，进气通孔大口端朝上，出气通孔大口端朝下。口端朝下。口端朝下。


技术研发人员：杜广煜 万亿 陈志立 梁帅 倪岩松
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021/10/26