專利名稱：一種生長氧化鋅晶體薄膜的金屬有機化合物汽相沉積裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金屬有機化合物汽相沉積(MOCVD)設備，特別是一種適用于生長氧化鋅(ZnO)半導體薄膜材料的金屬有機化合物汽相沉積設備。
背景技術：
ZnO薄膜作為一種重要的寬禁帶半導體材料，其在光電子領域有著很大的應用前景。但要實現氧化鋅基器件的應用，生長可控的具有一定載流子濃度的n和p型的高質量的氧化鋅晶體薄膜是必須的。ZnO薄膜的生長方法有分子束外延、磁控濺射、激光脈沖沉積和溶膠凝膠等方法。而MOCVD技術是一種重要的化合物半導體外延生長技術，可實現外延層的精確實時摻雜，成本適中，可用于工業(yè)化生產。
目前，人們一般采用的較為傳統(tǒng)的MOCVD裝置，該裝置具有進樣室、生長室、連接進樣室和生長室的活動閘板，生長室設有旋轉的水平樣品架、樣品加熱器、氧源進氣管、鋅源進氣管和排氣口。由于傳統(tǒng)MOCVD裝置在生長ZnO過程中存在較為嚴重的氣相反應而形成顆粒，降低了晶體薄膜的質量，而且難以獲得有效的p型摻雜源，所以基本上沒有解決用MOCVD方法生長出高質量的ZnO晶體薄膜以及實現其p型的轉變。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種能夠改善生長室內反應氣體的流動狀態(tài)，生長厚度均勻、高質量的n型和p型ZnO晶體薄膜的金屬有機化合物汽相沉積裝置。
本實用新型的金屬有機化合物汽相沉積裝置，包括生長室、進樣室、連接生長室和進樣室的活動閘板，生長室設有旋轉的水平樣品架、樣品加熱器、氧源進氣管、鋅源進氣管和排氣口，其特征是還包括用于活化裂化氮源氣體的原子發(fā)生器，原子發(fā)生器的出氣管置入生長室內，所說的生長室為雙層壁，夾層充冷卻水，生長室外壁有進水口和出水口。
上述的原子發(fā)生器可以是電子回旋共振原子發(fā)生器或射頻原子發(fā)生器。
通常，將氧源進氣管水平放置，并使其具有扁平出氣口，鋅源進氣管的出氣口呈喇叭狀，并位于氧源進氣管下方，向水平放置的氧源進氣管傾斜。這樣可使兩種氣體在氣相中的接觸時間縮短，抑制均相反應。而將排氣口設在反應室頂部，以使生成物氣體從反應室頂部排出，避免氣體在生長室中對流而造成停留時間過長，利于減少由于均相反應生成的顆粒。
工作時，首先將清洗后的襯底通過進樣室輸送到生長室，襯底生長面朝下固定到旋轉的水平樣品架上，這樣可減少顆粒對樣品的沾污，在轉動樣品架的同時加熱襯底到預定值，并根據需要，輸入不同的反應氣體和調節(jié)溫度、壓力、樣品架轉速等工藝參數，以生長不同性能的晶體薄膜，同時，將經原子發(fā)生器活化裂化高純氮源氣體分離出的氮原子輸入生長室，可以獲得摻氮的p型氧化鋅晶體薄膜。在原子發(fā)生器不工作情況下，通入n型摻雜氣源，如三乙基鎵，就可以生長出n型ZnO半導體晶體薄膜。
本實用新型的金屬有機化合物汽相沉積裝置，由于有原子發(fā)生器活化裂化高純氮源氣體，產生氮原子輸入生長室，不僅能實現實時有效摻氮，而且可以使生長室內的反應氣體達到較好的層流狀態(tài)，生長出厚度均勻、高質量的n型和p型ZnO半導體晶體薄膜。


圖1是本實用新型的金屬有機化合物汽相沉積裝置示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的生長氧化鋅半導體薄膜的金屬有機化合物汽相沉積裝置包括生長室1、進樣室2、連接生長室和進樣室的活動閘板4及用于活化裂化氮源氣體的原子發(fā)生器9，原子發(fā)生器9的出氣管3置入生長室1內，生長室采用水冷結構，具有雙層壁，外壁有進水口10和出水口14，夾層充冷卻水冷卻，可以避免生長室內壁上的反應，而且可以增加襯底周圍氣體的溫度梯度，減少均勻氣相反應。在生長室設有由電機5帶動旋轉的水平樣品架13、樣品加熱器12、氧源進氣管7、鋅源進氣管8和排氣口6，其中，氧源進氣管水平放置，其扁平出氣口寬度為0.5～10mm，長度根據樣品的尺于而定。鋅源進氣管的出氣口呈喇叭狀，并位于氧源進氣管下方，向水平放置的氧源進氣管傾斜。排氣口6設在反應室頂部。
工作時，首先將清洗后的襯底11通過進樣室輸送到生長室，襯底生長面朝下固定到旋轉的水平樣品架上，在轉動樣品架的同時加熱襯底到預定值，如將含有高純(99.999％以上)二乙基鋅的氮氣和高純(99.999％以上)N2O分別從氧源進氣管7、鋅源進氣管8通入生長室，同時，將氮氣通入射頻原子發(fā)生器進行裂化后分離出的氮原子輸入到生長室，可以獲得摻氮的p型ZnO晶體薄膜。
權利要求1.生長氧化鋅晶體薄膜的金屬有機化合物汽相沉積裝置，包括生長室(1)、進樣室(2)、連接生長室和進樣室的活動閘板(4)，生長室設有旋轉的水平樣品架(13)、樣品加熱器(12)、氧源進氣管(7)、鋅源進氣管(8)和排氣口(6)，其特征是還包括用于活化裂化氮源氣體的原子發(fā)生器(9)，原子發(fā)生器(9)的出氣管(3)置入生長室(1)內，所說的生長室為雙層壁，夾層充冷卻水，生長室外壁有進水口(10)和出水口(14)。
2.按權利要求1所述的金屬有機化合物汽相沉積裝置，其特征是所說的原子發(fā)生器(9)是電子回旋共振原子發(fā)生器或射頻原子發(fā)生器。
3.按權利要求1所述的金屬有機化合物汽相沉積裝置，其特征是氧源進氣管(7)水平放置，具有扁平出氣口。
4.按權利要求1所述的金屬有機化合物汽相沉積裝置，其特征是鋅源進氣管(8)的出氣口呈喇叭狀，并位于氧源進氣管下方，向水平放置的氧源進氣管(7)傾斜。
專利摘要本實用新型的生長氧化鋅晶體薄膜的金屬有機化合物汽相沉積裝置，包括生長室、進樣室、連接生長室和進樣室的活動閘板及用于活化裂化氮源氣體的原子發(fā)生器，原子發(fā)生器的出氣管置入生長室內，生長室采用水冷結構，具有雙層壁，夾層充冷卻水冷卻，在生長室設有由電機帶動旋轉的水平樣品架、樣品加熱器、氧源進氣管、鋅源進氣管和排氣口。工作時，將清洗后的襯底通過進樣室輸送到生長室，樣品生長面水平朝下固定在樣品架上，輸入不同的反應氣體生長不同性能的晶體薄膜，同時，將經原子發(fā)生器活化裂化高純氮源氣體分離出的氮原子輸入生長室，可以獲厚度均勻、高質量的n型和p型ZnO半導體晶體薄膜。
文檔編號C30B29/10GK2666931SQ20032010781
公開日2004年12月29日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權日2003年11月4日
發(fā)明者葉志鎮(zhèn), 徐偉中, 趙炳輝, 朱麗萍, 黃靖云 申請人:浙江大學