喷淋头及反应腔室的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷淋头及反应腔室。所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板，所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在所述相邻第一通孔之间的区域，所述冷却板间隔设置有贯穿所述冷却板的第二通孔和第三通孔，所述第三通孔与第一通孔相连通，所述第二通孔与所述凹陷相连通。本发明通过在气体分配板中设置凹陷及通孔，使得气体通道直接通过在气体分配板中设置通孔形成，不需要进行焊接，使得整个喷淋头的结构得到简化，使得制作难度有着明显的降低。
【专利说明】喷淋头及反应腔室
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备【技术领域】，特别是一种喷淋头及反应腔室。
【背景技术】
[0002]自GaN(氮化镓)基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED (发光二极管)研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注。
[0003]现有技术的白光LED的制造工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔内进行。通常，将III族源气体和V族源气体分别通入化学气相沉积反应腔内，III族源气体和V族源气体在反应腔内反应以在衬底上形成II1-V族材料薄膜。现有技术的喷淋头请参考图1，包括多层气体腔室1，例如包括三个，从上往下分别是第一气体腔，第二气体腔及第三气体腔，或者其他数量，反应腔室之间由多孔板2隔离，每个反应腔室设置有气体管道3，所述气体管道3与多孔板2采用焊接工艺连接在一起。例如美国专利US5871586提供的一种喷淋头，其即为通过钎焊的方式将多根细管和多孔板焊接而成。
[0004]但是，这种喷淋头的细管至少需要与一个多孔板进行焊接，而且，通常细管的数量非常多，这样的结构在制造时对焊接工艺要求很高，很容易造成焊接不牢固，发生漏气或漏液，因此，现有技术中的喷淋头的结构复杂，不利于制作。
[0005]因此，目前的喷淋头并不合理，需要对其进行改善。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种喷淋头及反应腔室，以解决现有技术中的喷淋头结构复杂的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，其中，所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板；所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在相邻所述第一通孔之间的区域；所述冷却板间隔设置有贯穿所述冷却板的第二通孔和第三通孔，所述第三通孔与第一通孔相连通，所述第二通孔与所述凹陷相连通；所述气体分配板的下表面与所述冷却板上表面贴合使得所述凹陷与冷却板围成第二气体扩散腔，所述第二通孔连通所述第二气体扩散腔与冷却板下方的反应区域；所述顶板与所述气体分配板之间限定第一气体扩散腔，所述第一通孔和第三通孔共同连通所述第一气体扩散腔和冷却板下方的反应区域。
[0008]相应的，本发明提供一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。
[0009]本发明提供的喷淋头及反应腔室，所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板，所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在相邻所述第一通孔之间的区域，相比现有技术，本发明通过在气体分配板中设置凹陷及通孔，避免了现有技术中气体通道需要与多孔板焊接的情形，而是使得气体通道直接通过在气体分配板中设置通孔形成，并通过气体分配板和冷却板的贴合形成气体扩散腔，不需要进行焊接，使得整个喷淋头的结构得到简化，使得制作难度有着明显的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为现有技术的喷淋头的结构示意图；
[0011]图2为本发明一实施例的喷淋头的结构示意图；
[0012]图3为本发明一实施例的喷淋头的部分结构示意图；
[0013]图4为本发明一实施例的喷淋头的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合示意图对本发明的喷淋头及反应腔室进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0015]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
·[0016]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0017]本发明的核心思想在于，提供一种喷淋头及反应腔室，在喷淋头中尽可能的减少焊接工艺的使用，使得所述喷淋头采用包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板，所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在所述相邻通孔之间的区域。那么，气体通道直接通过在气体分配板中设置通孔形成，并通过气体分配板和冷却板的贴合形成气体扩散腔，不需要进行焊接，使得整个喷淋头的结构得到简化，使得制作难度有着明显的降低。
[0018]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的喷淋头及反应腔室作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0019]请参考图2，本发明提供一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板10、气体分配板11及冷却板12 ;所述气体分配板12包括贯穿所述气体分配板12上表面和下表面的多个第一通孔112，所述气体分配板11的下表面具有多个凹陷111，所述凹陷111设置在相邻所述第一通孔112之间的区域；所述冷却板12间隔设置有贯穿所述冷却板12上表面和下表面的第二通孔121和第三通孔122，所述第三通孔122与第一通孔112相连通，所述第二通孔121与所述凹陷111相连通；所述气体分配板11的下表面与所述冷却板12上表面贴合使得所述凹陷111与冷却板12围成第二气体扩散腔，所述第二通孔121连通所述第二气体扩散腔与冷却板12下方的反应区域；所述顶板10与所述气体分配板111之间限定第一气体扩散腔，所述第一通孔112和第三通孔122共同连通所述第一气体扩散腔和冷却板12下方的反应区域。
[0020]具体的，所述气体分配板11的材料可以为不锈钢，所述气体分配板11的多个凹陷111可以通过切削工艺形成，例如铣削，或者是火花放电加工；所述第一通孔112可以通过钻孔工艺形成。在本实施例中，所述凹陷111和第一通孔112是间隔设置的，以使得二者的数量得到保证，同时能够分布均匀，有利于气体的均匀分布。
[0021]进一步的，所述凹陷111例如可以是呈“人”字型，所述气体分配板11分为多个均匀的部分，例如可以是四象限，八象限等；所述“人”字型凹陷111均匀的分布在所述气体分配板11的各个部分中，具体的，以圆形的气体分配板11为例，在每部分中，所述凹陷111均匀分布，且每个“人”字型的顶端共线且位于一条半径上。所述凹陷111还可以是其他形状，例如是长条形，或者环形，或者是折线形等。优选的，所述第二气体扩散腔中通入第二气体，所述第二气体为V族气体，例如是氨气。
[0022]所述顶板10朝向气体分配板11的一面具有凹陷101，或者所述气体分配板11朝向顶板10的一面具有凹陷，从而所述顶板10和气体分配板11贴合后形成第一气体扩散腔。在本实施例中，采用凹陷101设置在顶板中。优选的，所述第一气体扩散腔中通入第一气体，所述第一气体为III族气体，例如是MO气体。
[0023]较优的，本发明中，所述气体分配板11与冷却板12之间为可拆卸连接。请参考图3，所述气体分配板11朝向冷却板的一侧设置有多个卡槽113，所述冷却板12朝向气体分配板的一侧设置有相对应的突起123，所述卡槽113和突起123配合密封以使得所述气体分配板11和冷却板12贴靠在一起。如图3所示，所述卡槽113可以在每个第一通道112和凹槽111之间设置，突起123设置于相应的位置上，从而能够提高密封性。在本实施例中，所述突起123为弹性材料构成。所述弹性材料包括铝、铜、硅胶橡胶及特氟龙。
[0024]进一步的，请参考图4，所述气体分配板11边缘一周还设置有锁孔114，所述冷却板12朝向气体分配板11的一侧边缘设置有扣锁124，所述扣锁124卡入所述锁孔114中以使得所述气体分配板11和冷却板12贴靠在一起。
[0025]本实施例中采用的气体分配板11与冷却板12是可拆卸的结合在一起，且第一通孔112经过钻孔工艺形成，不仅使得制作工艺得到简化，降低了制作难度，还能够便于对喷淋头进行清洗和更换。
[0026]上述实施例以较佳的形式展现了本发明的结构，可以预料的是，对于气体分配板和冷却板之间的可拆卸连接还可以是其他形式，例如在二者边缘采用固定件(例如螺栓等)将二者固定，也是一个可行的方案，本发明对此不进行一一列举，只要采用凹陷与板结合形成气体扩散腔及在每个凹陷的边缘(即侧壁)中形成通孔作为气体通道，即包含在本发明的意图中。
[0027]在另一实施例中，所述气体分配板11与冷却板12可以是焊接在一起，而由于气体通道主要是形成在气体分配板中的通孔，因此单纯对气体分配板11与冷却板12的焊接不会使得制作过程过于复杂。
[0028]请继续参考图2，所述冷却板12可以是中空的结构，从而可以在其内通入例如冷却水、冷却油等对第一气体扩散腔和第二气体扩散腔进行冷却，所述第二通孔121和第三通孔122的位于冷却板12的中空部分可以是接入的管道，该管道的上端和下端与冷却板12固定在一起，例如可以是焊接在一起。由于第一通孔112和第三通孔122是通过气体分配板11和冷却板12的贴合而结合在一起，因此，为了进一步提高密封性，可以在第一通孔112和第三通孔122之间增加金属密封圈，环绕二者结合处一周。在另一优选实施例中，所述第一通孔112内插入有第一气体管，所述第一气体管的外壁与所述第一通孔112的孔壁贴合，所述第一气体管的下端还可以伸入第三通孔122中并与所述第三通孔122位于冷却板12的中空部分的管道相接处，也可以使得第一气体管进一步延长，贯穿所述第三通孔122。采用这种结构，使得反应气体通过专门的气体管(即第一气体管)而不是第一通孔112流过，可以保护第一通孔112、气体分配板11及第三通孔122的结构，提高气体分配板11的寿命。
[0029]基于上述喷淋头，本发明提供一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体；所述喷淋头为如上所述的喷淋头。为了保证反应的均匀性，所述托盘在在反应过程中以50-200转/分钟的速度进行旋转，优选的，所述托盘的转速为100-200转/分钟。
[0030]综上所述，在本发明提供的喷淋头和包括所述喷淋头的反应腔室中，所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板，所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在所述相邻通孔之间的区域，相比现有技术，本发明通过在气体分配板中设置凹陷及通孔，避免了现有技术中气体通道需要与多孔板焊接的情形，而是使得气体通道直接通过在气体分配板中设置通孔形成，并通过气体分配板和冷却板的贴合形成气体扩散腔，不需要进行焊接，使得整个喷淋头的结构得到简化，使得制作难度有着明显的降低。
·[0031]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种喷淋头，用于向反应区域提供反应气体，其特征在于，所述喷淋头包括自上而下堆叠设置的顶板、气体分配板及冷却板；所述气体分配板包括贯穿所述气体分配板的多个第一通孔，所述气体分配板的下表面具有多个凹陷，所述凹陷设置在相邻所述第一通孔之间的区域；所述冷却板间隔设置有贯穿所述冷却板的第二通孔和第三通孔，所述第三通孔与第一通孔相连通，所述第二通孔与所述凹陷相连通；所述气体分配板的下表面与所述冷却板上表面贴合使得所述凹陷与冷却板围成第二气体扩散腔，所述第二通孔连通所述第二气体扩散腔与冷却板下方的反应区域；所述顶板与所述气体分配板之间限定第一气体扩散腔，所述第一通孔和第三通孔共同连通所述第一气体扩散腔和冷却板下方的反应区域。
2.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述气体分配板与冷却板之间为可拆卸连接。
3.如权利要求2所述的喷淋头，其特征在于，所述气体分配板朝向冷却板的一侧设置有多个卡槽，所述冷却板朝向气体分配板的一侧设置有相对应的突起，所述卡槽和突起配合密封以使得所述气体分配板和冷却板贴靠在一起。
4.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，所述突起为弹性材料构成。
5.如权利要求4所述的喷淋头，其特征在于，所述弹性材料包括铝、铜、硅胶橡胶及特献。
6.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，所述气体分配板边缘一周还设置有锁孔，所述冷却板朝向气体分配板的一侧边缘设置有扣锁，所述扣锁卡入所述锁孔中以使得所述气体分配板和冷却板贴靠在一起。
7.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述气体分配板与冷却板焊接在一起。
8.如权利 要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述气体分配板的多个凹陷通过切削工艺形成，所述第一通孔通过钻孔工艺形成。
9.如权利要求8所述的喷淋头，其特征在于，所述切削工艺为铣削，或者是火花放电加工。
10.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述顶板朝向气体分配板的一面具有凹陷，或者所述气体分配板朝向顶板的一面具有凹陷，从而所述顶板和气体分配板贴合后形成第一气体扩散腔。
11.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述第一气体扩散腔通入第一气体，所述第二气体扩散腔通入第二气体，所述第一气体为III族气体，所述第二气体为V族气体。
12.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述第一通孔内插入有第一气体管，所述第一气体管的外壁与所述第一通孔的孔壁贴合。
13.一种反应腔室，包括:腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体；其特征在于，所述喷淋头为如权利要求1-12中任意一项所述的喷淋头。
【文档编号】C23C16/34GK103540910SQ201310517831
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】谭华强 申请人:光垒光电科技（上海）有限公司