化学气相沉积装置
阅读：654发布：2020-05-12
专利汇可以提供化学气相沉积装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 化学气相沉积 装置，包括：反应腔、冷却装置、位于所述反应腔顶部的喷淋组件以及与所述喷淋组件相对设置的 基座 ，所述基座具有加热单元，所述喷淋组件包括第一进气装置以及第二进气装置，用于分别将第一气体以及第二气体传输至基座与喷淋组件之间的反应区；所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置，所述第一进气装置的热传导系数大于所述第二进气装置的热传导系数，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置与所述第二进气装置具有不同的 温度 。本 发明 可以为不同进气装置中的气体提供不同的温度。，下面是化学气相沉积装置专利的具体信息内容。
1.一种化学气相沉积装置，包括：反应腔、冷却装置、位于所述反应腔顶部的喷淋组件以及与所述喷淋组件相对设置的基座，所述基座具有加热单元，所述喷淋组件包括第一进气装置以及第二进气装置，用于分别将第一气体以及第二气体传输至基座与喷淋组件之间的反应区；其特征在于：所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置，所述第一进气装置的热传导系数大于所述第二进气装置的热传导系数，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置与所述第二进气装置具有不同的温度。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置的材料包括石墨或碳化硅，所述第二进气装置的材料成分包括不锈钢、铝、铜、金、银中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一气体包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第二气体包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置用于传输III族金属有机源，所述第二进气装置用于传输V族氢化物源。
6.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述III族金属有机源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3气体中的一种或多种。
7.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述V族氢化物源包括NH3、PH3、AsH3气体中的一种或多种。
8.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置的温度小于所述第二进气装置的温度。
9.如权利要求8所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置与所述第二进气装置之间的温度差大于或等于100℃且小于或等于600℃。
10.如权利要求9所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置的温度大于或等于35℃且小于或等于600℃，所述第二进气装置的温度大于或等于135℃且小于或等于800℃。
11.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括：旋转驱动单元，所述旋转驱动单元驱动所述基座或喷淋组件在所述化学气相沉积装置的沉积过程中进行旋转。
12.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置与所述第二进气装置组合成为一个圆盘体，所述圆盘体被划分为多个扇形区，所述多个扇形区包括交替间隔设置的多个第一扇形区和第二扇形区，所述第一进气装置设置在所述圆盘体的第一扇形区，所述第二进气装置设置在所述圆盘体的第二扇形区。
13.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述冷却装置具有冷却通道，用以通入冷却气体或者冷却液体。
14.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述化学气相沉积装置为金属有机化合物化学气相沉积装置、低压化学气相沉积装置、等离子体化学气相沉积装置或原子层沉积装置。
15.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置和所述第二进气装置均包括若干气体扩散管，且所述第一进气装置的气体扩散管和所述第二进气装置的气体扩散管交替设置。
16.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置的热传导系数小于或等于所述第二进气装置的热传导系数。
17.如权利要求1至16中任一项所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气装置具有与所述冷却装置相接触的第一上表面和与所述第一上表面相对的第一下表面，所述第一下表面面对所述基座，第二进气装置具有与冷却装置相接触的第二上表面和与所述第二上表面相对的第二下表面，所述第二下表面面对所述基座，所述第一上表面与所述第一下表面的比率大于或等于所述第二上表面与所述第二下表面的比率。
化学气相沉积装置
技术领域
[0001] 本发明涉及化学气相沉积技术领域，特别涉及一种化学气相沉积装置。
背景技术
[0002] 化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术，其通过化学气相沉积装置得以实现。具体地，CVD装置通过进气装置将反应气体通入反应室中，并控制反应室的压强、温度等反应条件，使得反应气体发生反应，从而完成沉积工艺步骤。为了沉积所需薄膜，一般需要向反应室中通入多种不同的反应气体，且还需要向反应室中通入载气或吹扫气体等其他非反应气体，因此在CVD装置中需要设置多个进气装置。以下以金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)装置为例，介绍现有技术中包括多个进气装置的CVD装置。
[0003] MOCVD主要用于氮化镓、砷化镓、磷化铟、氧化锌等III-V族，II-VI族化合物及合金的薄层单晶功能结构材料的制备，随着上述功能结构材料的应用范围不断扩大，MOCVD装置已经成为化学气相沉积装置的重要装置之一。MOCVD一般以II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源等作为反应气体，用氢气或氮气作为载气，以热分解反应方式在基板上进行气相外延生长，从而生长各种II-VI化合物半导体、III-V族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。由于II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源的传输条件不同，因此需要通过不同的进气装置分别将II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源传输至基板上方。
[0004] 现有技术中的MOCVD装置一般包括：
[0005] 反应腔；
[0006] 位于所述反应腔顶部的喷淋组件，所述喷淋组件包括两个进气装置，所述两个进气装置分别将II族或III族金属有机源和VI族或V族氢化物源传输至基板上方；
[0008] 所述喷淋组件根据反应气体的气流与相对基板的流动方向不同，分为垂直式和水平式。水平式喷淋组件是指所述喷淋组件使得反应气体的气流沿平行于基板的水平方向流动；垂直式喷淋组件是指反应气体的气流沿垂直于基板的竖直方向流动。与水平式喷淋组件相比，垂直式喷淋组件能产生二维轴对称流动，抑制热对流涡旋，分别在基板上方形成较均匀的速度、温度和浓度边界层，从而获得更好的薄膜沉积。
[0009] 参见中国专利公开号为：CN101122012A，该专利申请提供了一种喷淋组件，其可实现III族金属有机物和V族氢化物气体分别从喷淋组件整体结构两侧独立送气，并在反应腔的衬底上方均匀喷射，其实现的方法为：包括两组梳状喷淋头，第一组梳状喷淋头由装有进气接头1的气体A总管2和多根平行排列的气体A通气支管3组成，所述气体A通气支管3的一端同所述气体A总管2连通而另一端为封闭端，第二组梳状喷淋头由装有进气接头4的气体B总管5和多根平行排列的气体B通气支管6组成，所述各气体B通气支管6的一端同所述气体B总管5连通而另一端为封闭端，具体如图1所示。
[0010] 参见美国专利公开号为：US2009/0098276A1，其提供了目前MOCVD装置最通用的喷淋头形式，III族金属有机源和V族氢化物源气体分别从两个进气口进入喷淋头装置的第一进气总通道和第二进气总通道，并通过第一支路通道和第二支路通道，最终进入混合通道，出气后向基板喷射。III族金属有机源气体和V族氢化物源气体分别在加热的基板上发生热分解反应，并外延生长成III-V族化合物半导体。
[0011] 现有技术中，CVD装置中喷淋组件中每个进气装置与基座的距离均相等，且每个进气装置一般采用相同的材料，即每个进气装置的热传导系数相同，因此同一反应腔中的每个进气装置的温度相同，最终使得所有反应气体的温度相同。但是不同反应气体的分解温度可能不同，如III族金属有机源的分解温度远远低于V族氢化物源的分解温度。
[0012] 当MOCVD装置将III族金属有机源和V族氢化物源气体同时加热到较高温度时，III族金属有机源便会先发生分解反应，并与V族氢化物源气体发生反应，从而会产生大量的固体颗粒。一方面这些固体颗粒会沉积在喷淋组件的表面，最终可能会落在正在沉积的薄膜上；因此，为防止沉积在喷淋组件的表面的颗粒落在正在沉积的薄膜上，需要经常对喷淋组件进行清洗，从而增加清洗的成本；另一方面，这些固体颗粒的生成消耗了部分反应气体，从而造成材料的浪费，而金属有机(Metal Organic，MO)源材料的价格昂贵，这必然就造成了生产成本的提高。
[0013] 当MOCVD装置将III族金属有机源和V族氢化物源气体同时加热到较低温度时，V族氢化物源气体就不易发生分解反应，最终就很难形成III-V族致密薄膜。即使沉积得到薄膜，这些薄膜也会有很多气孔，且很容易脱落。
[0014] 综上所述，现有技术中MOCVD装置将III族金属有机源和V族氢化物源气体加热到同一温度，最终反应沉积的薄膜的质量很差，且薄膜沉积速率低、生产成本高。在除MOCVD装置之外的其他CVD装置中，也存在不同反应气体所需的加热温度不同的情况，当将这些不同反应气体加热到同一温度，同样地，最终反应沉积的薄膜质量很差，且薄膜沉积速率低、生产成本高。类似地，在其他的CVD装置中，也存在不同反应气体需要不同温度的情况。
[0015] 因此，如何使CVD装置为不同的反应气体提供不同的温度就成为亟待解决的技术问题。
发明内容
[0016] 本发明的目的是提供一种化学气相沉积装置，以为不同进气装置中的气体提供不同的温度。
[0017] 为解决上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积装置，包括：反应腔、冷却装置、位于所述反应腔顶部的喷淋组件以及与所述喷淋组件相对设置的基座，所述基座具有加热单元，所述喷淋组件包括第一进气装置以及第二进气装置，用于分别将第一气体以及第二气体传输至基座与喷淋组件之间的反应区；所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置，所述第一进气装置的热传导系数大于所述第二进气装置的热传导系数，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置与所述第二进气装置具有不同的温度。
[0019] 优选地，所述第一气体包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种。
[0020] 优选地，所述第二气体包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种。
[0021] 优选地，所述第一进气装置用于传输III族金属有机源，所述第二进气装置用于传输V族氢化物源。
[0022] 优选地，所述III族金属有机源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3气体中的一种或多种。
[0023] 优选地，所述V族氢化物源包括NH3、PH3、AsH3气体中的一种或多种。
[0024] 优选地，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置的温度小于所述第二进气装置的温度。
[0025] 优选地，所述第一进气装置与所述第二进气装置之间的温度差大于或等于100℃且小于或等于600℃。
[0026] 优选地，所述第一进气装置的温度大于或等于35℃且小于或等于600℃，所述第二进气装置的温度大于或等于135℃且小于或等于800℃。
[0027] 优选地，所述化学气相沉积装置还包括：旋转驱动单元，所述旋转驱动单元驱动所述基座或喷淋组件在所述化学气相沉积装置的沉积过程中进行旋转。
[0028] 优选地，所述第一进气装置与所述第二进气装置组合成为一个圆盘体，所述圆盘体被划分为多个扇形区，所述多个扇形区包括交替间隔设置的多个第一扇形区和第二扇形区，所述第一进气装置设置在所述圆盘体的第一扇形区，所述第二进气装置设置在所述圆盘体的第二扇形区。
[0029] 优选地，所述冷却装置具有冷却通道，用以通入冷却气体或者冷却液体。
[0030] 优选地，所述化学气相沉积装置为金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)装置、低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical VaporDeposition，LPCVD)装置、等离子体化学气相沉积(Plasma Chemistry VaporDeposition，PCVD)装置或原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)装置。
[0031] 优选地，所述第一进气装置和所述第二进气装置均包括若干气体扩散管，且所述第一进气装置的气体扩散管和所述第二进气装置的气体扩散管交替设置。
[0032] 优选地，所述相邻的第二进气装置与第一进气装置之间具有横向间隔。
[0033] 优选地，所述横向间隔中填充有隔热物质。
[0035] 优选地，所述第一进气装置具有与所述冷却装置相接触的第一上表面和与所述第一上表面相对的第一下表面，所述第一下表面面对所述基座，第二进气装置具有与冷却装置相接触的第二上表面和与所述第二上表面相对的第二下表面，所述第二下表面面对所述基座，所述第一上表面与所述第一下表面的比率大于或等于所述第二上表面与所述第二下表面的比率。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0037] 1)所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置，所述第一进气装置的热传导系数大于所述第二进气装置的热传导系数，从而所述冷却装置对所述第一进气装置和所述第二进气装置的冷却速率不同，当所述加热单元在加热过程中，由于所述冷却装置对所述第一进气装置与所述第二进气装置的冷却速率与冷却效果均不同，因此所述第一进气装置与所述第二进气装置具有不同的温度，避免了分解温度低的气体在高温下先发生预分解后又与分解温度高的气体反应并产生大量固体颗粒，降低了沉积在喷淋组件上的固体颗粒脱离到薄膜上的可能性，也避免了分解温度高的气体在低温下无法进行分解，提高了薄膜沉积的速率，提高了薄膜的质量，节省了原材料，降低了清洗以及生产成本。
[0038] 2)所述第一进气装置用于传输III族金属有机源，所述第二进气装置用于传输V族氢化物源，由于MOCVD生长工艺要求极高，通常需要极高的温度控制，且需要精确控制反应气体的配比，而III族金属有机源的分解温度与V族氢化物源的分解温度有较大差异，因此当控制使III族金属有机源和V族氢化物源的温度不同时，可以减少副反应的发生，提高III-V族化合物半导体薄膜的质量和沉积速率，防止III族金属有机源和V族氢化物源的浪费。
[0039] 3)所述第一进气装置的温度控制在大于或等于35℃且小于或等于600℃的范围内，所述第二进气装置的温度控制在大于或等于135℃且小于或等于800℃的范围内，III族金属有机源的分解温度远低于V族氢化物源的分解温度，本发明使得III族金属有机源和V族氢化物源的温度分别处于各自较佳的分解温度范围内，从而能以较快的反应速率得到较高质量的III-V族致密薄膜。
[0040] 4)所述化学气相沉积装置还包括：旋转驱动单元，所述旋转驱动单元驱动所述基座或喷淋组件在所述化学气相沉积装置的沉积过程中进行旋转，使得薄膜沉积更均匀。
[0041] 5)所述冷却装置具有冷却通道，用以通入冷却气体或者冷却液体，通过控制冷却装置的温度，可以使两个进气装置具有不同的温度变化值；此外，冷却装置使得喷淋组件处于较低的温度，延长了喷淋组件的使用寿命。
[0043] 图1是现有技术一种喷淋组件的结构示意图；
[0044] 图2是本发明实施例一的CVD装置的结构示意图；
[0045] 图3是沿图2中AA’方向得到的结构示意图；
[0046] 图4是本发明实施例二的CVD装置的结构示意图；
[0047] 图5是沿图4中BB’方向得到的结构示意图。
具体实施方式
[0048] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0049] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0050] 正如背景技术部分所述，CVD装置中需要通入多种气体，现有的CVD装置将通入的所有气体统一加热到相同温度，但不同气体所需的温度存在差异，因此降低了薄膜沉积的速率，在薄膜中引入了缺陷，造成了原材料的浪费，提高了生产成本。
[0051] 化学气相沉积装置通常包括：反应腔、冷却装置、位于反应腔顶部的喷淋组件以及与喷淋组件相对设置的基座，基座具有加热单元，所述喷淋组件包括进气装置。发明人在进行化学气相沉积装置的研发过程中发现：所述进气装置在反应腔中温度达到平衡状态后的温度值主要取决于：冷却装置的温度、加热单元的温度、受热面积、冷却面积、热传导系数(Thermal Conductivity)和热辐射系数(Emissivity)。其中，受热面积(area exposed to radiation heating)是指进气装置接受加热单元加热辐照的面积；冷却面积(area exposed tocooling surface)是指进气装置与冷却装置接触的面积；进气装置的温度达到平衡状态指的是单位时间内进气装置吸收的热量和散失的热量相同，从而进气装置的温度稳定在一固定值。
[0052] 经过模拟实验，得到了如表1所示的实验结果。表1示出了在加热装置为1050℃，冷却装置为40℃时，16种不同受热面积、冷却面积、热传导系数和热辐射系数条件下，进气装置达到平衡状态后的温度值。比较表1中的数据可知：在其他条件不变的前提下，所述进气装置的温度随着受热面积的增大而升高；随着热传导系数的增大而降低；随着冷却面积的增大而降低；随着热辐射系数的增大而升高。
[0053] 表1
[0054]
[0055]
[0056] 通常在化学气相沉积系统中，冷却装置和加热装置的温度是相对固定的，由以上发现与实验数据可知，为了使得两个进气装置达到不同的温度，可以通过设置进气装置的受热面积、冷却面积、热传导系数或热辐射系数中的部分参数或全部参数来达成。
[0057] 基于上述分析，为克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种化学气相沉积装置，包括：反应腔、冷却装置、位于所述反应腔顶部的喷淋组件以及与所述喷淋组件相对设置的基座，所述基座具有加热单元，所述喷淋组件包括第一进气装置以及第二进气装置，用于分别将第一气体以及第二气体传输至基座与喷淋组件之间的反应区；所述冷却装置与所述第一进气装置层叠设置，所述冷却装置与所述第二进气装置层叠设置，所述第一进气装置与所述第二进气装置并排设置，所述第一进气装置的热传导系数大于所述第二进气装置的热传导系数，所述加热单元在加热过程中，所述第一进气装置与所述第二进气装置具有不同的温度。本发明的化学气相沉积装置，主要通过调节第一进气装置和第二进气装置的热传导系数，使得所述第一进气装置和第二进气装置的温度不同，避免了分解温度低的气体在高温下先发生预分解后又与分解温度高的气体反应并产生大量固体颗粒，降低了沉积在喷淋组件上的固体颗粒脱离到薄膜上的可能性，也避免了分解温度高的气体在低温下无法进行分解，最终提高了薄膜沉积的速率，提高了薄膜的质量，节省了原材料，降低了清洗以及生产成本。
[0058] 实施例一
[0059] 图2是本实施例CVD装置的结构示意图，图3是沿图2中AA’方向得到的结构示意图。如图2和图3所示，本实施例所述的CVD装置包括：
[0060] 反应腔600；
[0061] 冷却装置200；
[0062] 位于所述反应腔600顶部的喷淋组件，所述喷淋组件包括第一进气装置300以及第二进气装置400，用于分别将第一气体以及第二气体传输至基座100与喷淋组件之间的反应区，所述第一进气装置300的热传导系数大于所述第二进气装置400的热传导系数；
[0063] 所述冷却装置200与所述第一进气装置300层叠设置，所述冷却装置200与所述第二进气装置400层叠设置，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400并排设置；
[0064] 与所述喷淋组件相对设置的基座100，待处理衬底500位于基座100上，所述基座100具有加热单元120，所述加热单元120在加热过程中，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400具有不同的温度。
[0065] 本实施例中所述冷却装置200与所述第一进气装置300层叠设置，所述冷却装置200与所述第二进气装置400层叠设置，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400并排设置，所述第一进气装置300的热传导系数大于所述第二进气装置400的热传导系数，所述第一进气装置300与所述冷却装置200的热交换速度要快于所述第二进气装置400与所述冷却装置200热交换速度，因而，所述冷却装置200对所述第一进气装置300和所述第二进气装置400冷却速率与冷却效果不同，所以当所述加热单元120在加热过程中，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400具有不同的温度，避免了分解温度低的气体在高温下先发生预分解后又与分解温度高的气体反应并产生大量固体颗粒，降低了沉积在喷淋组件上的固体颗粒脱离到薄膜上的可能性，也避免了分解温度高的气体在低温下无法进行分解，提高了薄膜沉积的速率，提高了薄膜的质量，节省了原材料，降低了清洗以及生产成本。
[0066] 所述第一气体包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种，所述第二气体也包括反应前体、载气、吹扫气体中的一种或多种。
[0067] 所述CVD装置可以为MOCVD装置、LPCVD装置、PCVD装置或ALD装置中的一种。以下以所述CVD装置为MOCVD装置为例，即所述第一进气装置300用于传输III族金属有机源，所述第二进气装置400用于传输V族氢化物源为例进行说明。由于MOCVD生长工艺要求极高，通常需要极高的温度控制，且需要精确控制反应气体的配比，而III族金属有机源的分解温度与V族氢化物源的分解温度有较大差异，因此当控制使III族金属有机源和V族氢化物源的温度不同时，便可减少副反应的发生，提高III-V族化合物半导体的质量和沉积速率，防止III族金属有机源和V族氢化物源的浪费。
[0068] 此时所述第一进气装置300的温度小于所述第二进气装置400的温度，但不应以此限制本发明的保护范围。需要说明的是，在第一进气装置300传输III族金属有机源和第二进气装置400传输V族氢化物源的同时，第一进气装置300和第二进气装置400还可以同时传输载气，如：氢气或氮气。
[0069] 所述III族金属有机源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3气体中的一种或多种，其分解温度大于或等于35℃且小于或等于600℃。所述V族氢化物源包括NH3、PH3、AsH3气体中的一种或多种，其分解温度大于或等于135℃且小于或等于800℃。因此，为达到最佳的薄膜沉积效果，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400之间的温度差应大于或等于100℃且小于或等于600℃。在本实施例中需要使所述第一进气装置
300的温度大于或等于35℃且小于或等于600℃，所述第二进气装置400的温度大于或等于135℃且小于或等于800℃。由于III族金属有机源的分解温度远低于V族氢化物源的分解温度，本实施例使得III族金属有机源和V族氢化物源的温度分别处于各自较佳的分解温度范围内，从而能以较快的反应速率得到较高质量的III-V族致密薄膜。
300的温度大于或等于35℃且小于或等于600℃，所述第二进气装置400的温度大于或等于135℃且小于或等于800℃。由于III族金属有机源的分解温度远低于V族氢化物源的分解温度，本实施例使得III族金属有机源和V族氢化物源的温度分别处于各自较佳的分解温度范围内，从而能以较快的反应速率得到较高质量的III-V族致密薄膜。
[0070] 所述基座100包括：支撑座110，1个或多个待处理衬底500设置在所述支撑座110的上表面，所述支撑座110用于支撑所述衬底500；加热单元120，设置在所述支撑座110下方，用于对所述衬底500进行加热。
[0071] 本实施例中所述第一进气装置300包括第一上表面，所述第一上表面与所述冷却装置200接触，所述第二进气装置400的包括第二上表面，所述第二上表面与所述冷却装置200接触，但由于第一进气装置300的热传导系数大于第二进气装置400的热传导系数，因此冷却装置200对第一进气装置300的冷却速率大于对第二进气装置400的冷却速率。
[0072] 所述第一进气装置300还包括与所述第一上表面相对的第一下表面，所述第二进气装置400还包括与所述第二上表面相对的第二下表面；优选地，所述第一上表面与所述第一下表面的比率大于所述第二上表面与所述第二下表面的比率。如此，所述第一进气装置300具有比所述第二进气装置400大的相对冷却面积，使得所述第一进气装置300的热量更容易散失。从而，可以进一步提高冷却装置200对第一进气装置300的冷却效果，确保所述第一进气装置300与所述第二进气装置400之间的温度差值。
[0073] 本实施例中，所述第一进气装置300的热传导系数大于所述第二进气装置400热传导系数；进一步地，通过控制所述第一进气装置300的第一上表面与所述第一下表面的比率大于或等于所述第二进气装置400的第二上表面与所述第二下表面的比率，可以进一步使得所述第一进气装置300的温度低于所述第二进气装置的温度。
[0074] 所述第一进气装置300的热辐射系数可以大于所述第二进气装置400的热辐射系数。例如：所述第一进气装置300的材料可以为石墨或碳化硅，所述第一进气装置300的材料还可以是石墨和碳化硅的复合材料或叠层材料；所述第二进气装置400的材料成分可以包括钢、铝、铜、金、银中的一种或多种。优选地，所述第一进气装置300的材料为石墨，所述第二进气装置400的材料为不锈钢。尽管石墨的热辐射系数要大于不锈钢的热辐射系数，使得所述第一进气装置300吸附热量的速度大于所述第二进气装置400吸附热量的速度，然而石墨的热传导系数也大于不锈钢的热传导系数，因此所述第一进气装置300吸收的热量容易与所述冷却装置200进行热交换，从而所述冷却装置200对第一进气装置300的冷却效果大于对第二进气装置400的冷却效果。再者，进一步通过控制所述第一进气装置300的第一上表面与所述第一下表面的比率大于等于所述第二进气装置400的第二上表面与所述第二下表面的比率，可以进一步使得所述第一进气装置300的温度低于所述第二进气装置的温度。而且由于石墨的价格比较低且热传导性能比较好，不锈钢物理化学性能稳定，从而可以降低了第一进气装置300和第二进气装置400的生产成本，并能保证所述第一进气装置300和第二进气装置400使用寿命比较长。
[0075] 优选地，所述第一进气装置300的热辐射系数可以等于所述第二进气装置400的热辐射系数。进一步的，所述第一进气装置300的热辐射系数可以小于所述第二进气装置400的热辐射系数。由于所述第一进气装置300的热辐射系数小于所述第二进气装置400，因此可以进一步保证第一进气装置300与第二进气装置400之间的温度差。
[0076] 在本实施例中，所述冷却装置200的温度可以大于或等于10℃且小于或等于100℃，所述加热单元120的温度可以大于或等于1000℃且小于或等于1500℃。例如：所述冷却装置200的温度为50℃，加热单元120的温度为1200℃，所述第一进气装置300的材料是石墨，所述第二进气装置的材料是不锈钢时，第一进气装置300的温度为290℃，第二进气装置400的温度为680℃。
[0078] 所述气压传感器可以为1个，设置在所述反应区，将检测到的反应区的当前气压发送给控制装置，控制装置分析得到反应区的当前气压和薄膜沉积反应所需的气压之差，进而实现控制装置对反应腔600的气压调整，直至使反应区的当前气压等于薄膜沉积反应所需的气压。
[0079] 所述温度传感器可以为多个，可以在第一进气装置300、第二进气装置400、冷却装置200和加热单元120上分别设置一个温度传感器，分别用于检测第一进气装置300的当前温度、第二进气装置400的当前温度、冷却装置200的当前温度和加热单元120的当前温度，并将检测得到的上述温度发送给控制装置，控制装置通过分析第一进气装置300的当前温度与第一进气装置300所需温度之间的温度之差、第二进气装置400的当前温度与第二进气装置400所需温度之间的温度之差来调节冷却装置200的温度或加热单元120的温度，直至使第一进气装置300的当前温度大于或等于35℃且小于或等于600℃，第二进气装置400的当前温度大于或等于135℃且小于或等于800℃，且所述第一气装置300的温度比所述第二进气装置的400的温度低小于等于100℃且大于等于600℃；从而可以更精确地控制薄膜沉积的过程。
[0080] 在MOCVD装置中，所述反应腔600的材料一般为不锈钢。
[0081] 所述支撑座110的材料可以为石墨，优选的，所述支撑座110还可以在石墨的表面设置一层碳化硅(SiC)层，从而使得支撑座110具有耐高温、抗氧化、纯度高和耐酸碱盐及有机试剂腐蚀等特性，物理化学性能更稳定。
[0082] 所述加热单元120具体可以为射频加热器、红外辐射加热器或电阻加热器等，可以根据反应腔600的尺寸和材料进行不同的选择。在射频加热方式中，石墨的支撑座110被射频线圈通过诱导耦合加热，这种加热形式在大型的反应腔600中经常采用，但是通常系统过于复杂。为了避免系统的复杂性，在稍小的反应腔600中，通常采用红外辐射加热方式，卤钨灯产生的热能被转化为红外辐射能，石墨的支撑座110吸收这种辐射能并将其转化回热能。在电阻加热方式中，通过电阻丝的发热，进而实现对支撑座110的加热。
[0083] 所述加热单元120还可以集成于所述支撑座110内，其对于本领域的技术人员是熟知的，故在此不再赘述。
[0084] 所述冷却装置200具有冷却通道，用以通入冷却气体或者冷却液体。具体地，所述冷却装置200可以采用水冷冷却，也可以采用风冷冷却，其对应的具体结构对于本领域的技术人员是熟知的，故在此不再赘述。本实施例中通过控制冷却装置200的温度，可以使两个进气装置具有不同的温度变化值；此外，冷却装置200还会使得喷淋组件处于较低的温度，延长了喷淋组件的使用寿命。
[0085] 所述CVD装置还可以包括：旋转驱动单元(图中未示出)，所述旋转驱动单元驱动所述基座100或喷淋组件在所述化学气相沉积装置的沉积过程中进行旋转，从而使得薄膜沉积更均匀；优选地，所述旋转驱动单元驱动所述基座100旋转。
[0086] 本实施例中第一进气装置300和第二进气装置400结合为一个圆盘体；所述圆盘体被划分为多个扇形区，所述多个扇形区包括交替间隔设置的多个第一扇形区和第二扇形区。所述第一进气装置300设置在所述圆盘体的第一扇形区，所述第二进气装置400设置在所述圆盘体的第二扇形区。
[0087] 所述第一进气装置300包括具有若干第一气孔的若干气体扩散管310；所述喷淋组件还包括第一进气管(图中未示出)；每一所述气体扩散管310设置在所述圆盘体的第一扇形区；所述第一进气管贯穿所述冷却装置200并和气体扩散管310连通，所述第一气体从第一进气管进入气体扩散管310，并从气孔扩散管310的第一气孔进入反应区。
[0088] 所述第二进气装置400包括具有若干第二气孔的若干气体扩散管410；所述喷淋组件还包括第二进气管(图中未示出)，所述每二气体扩散管410设置所述圆盘体的一第二扇形区；所述第二进气管贯穿所述冷却装置200并和气体扩散管410连通，所述第二气体从第二进气管进入气体扩散管410，并从气体扩散管410的第二气孔进入反应区。
[0089] 所述第一进气装置300的气体扩散管310和所述第二进气装置400的气体扩散管410还可以是相互间隔套设的圆环形扩散管。
[0090] 实施例二
[0091] 图4是本发明实施例CVD装置的结构示意图，图5是沿图4中BB’方向得到的结构示意图。参见图4和图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：所述第一进气装置300中的气体扩散管310和所述第二进气装置400中的气体扩散管410均为长方形，且气体扩散管310和气体扩散管410依次交替排布，所述加热单元120在加热过程中，所述第一进气装置300与所述第二进气装置400具有不同的温度。
[0092] 本实施例中第一进气装置300和第二进气装置400结合在一起，从而使得整个喷淋组件的结构比较简单。所述气体扩散管310和气体扩散管410的数目、尺寸等没有限制，且其数目越多，第一气体和第二气体混合越均匀。
[0093] 需要说明的是，在本发明的其他实施例中，第一进气装置300的出气面与基座100面向所述喷淋组件的支撑之间的第一垂直距离可以大于第二进气装置400的出气面与基座100面向所述喷淋组件的支撑面之间的第二垂直距离。
[0094] 此外，所述第一进气装置300和所述第二进气装置400之间还可以具有横向间隔，从而减少两个进气装置之间温度的相互干扰，使得对两个进气装置温度的控制更简单准确。优选地，所述横向间隔中填充有隔热物质以进一步减少两个进气装置之间温度的相互干扰。
[0095] 以上实施例中的喷淋组件均包括两个进气装置，通过使冷却装置分别与每个进气装置层叠设置且两个进气装置并排设置，两个进气装置的热传导系数不同，而使得两个进气装置的温度不同。需要说明的是，喷淋组件还可以包括三个及三个以上的进气装置，类似地，通过将冷却装置分别与部分或全部进气装置层叠设置，部分或全部进气装置并排设置，部分或全部进气装置的热传导系数不同，同样可以使得部分或全部进气装置的温度不同。
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