專利名稱：氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬有機物化學氣相沉積設備，特別是一種氣相沉積設備反應腔 的加熱系統(tǒng)。
背景技術：
金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)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，金屬有機物化學氣相沉積設備是一種自動化程度 高、價格昂貴、技術集成度高的高端半導體材料、光電子專用設備。工作溫度在1000攝氏度 左右，生長速度約每小時幾百納米，位錯密度在IO7CnT2以下。MOCVD是一種非平衡生長技 術，其工作機理是通過源氣體傳輸，使得III族烷基化合物(TMGa、TMIn, TMA1、二茂鎂等) 與V族氫化物(AsH3、PH3、NH3等)在反應腔內的襯底上進行熱裂解反應。就外延材料的生 長速率比較適中，可較精確地控制膜厚。它的組分和生長速率均由各種不同成分的氣流和 精確控制的源流量決定的。MOCVD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)模化量產等特點，已經成為業(yè)界生產半導體光電器 件和微波器件的關鍵核心設備，具有廣闊的應用前景和產業(yè)化價值。反應腔體是整個MOCVD設備核心的部分，決定了整個設備的性能。而腔體加熱系 統(tǒng)是影響沉積性能的重要因素，其加熱的均勻性以及加熱器的升溫與降溫速度直接影響著 外延沉積的均勻性和生長界面的陡峭性。由上述的背景技術可知，尋找一種加熱均勻，并且能夠快速升溫和快速降溫及實 現(xiàn)溫度均勻性的MOCVD加熱系統(tǒng)是十分有必要的，因為它直接關系著外延沉積的質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對已有技術中存在的缺陷，提供一種氣相沉積設備反應腔的加 熱系統(tǒng)。氣相沉積設備反應腔由設置于加熱器系統(tǒng)頂部的氣體A進氣管道(14)、反應氣體B 進氣管道(15)、設置于反應氣體B進氣管道(15)末端的緩沖腔(18)及噴淋口(17)、設置于 噴淋口(17)下的反應室(21)、以及基座(20)、石墨舟(19)、加熱器(31)、反應廢氣排出管 道(23)組成，其特征在于所述加熱器(31)位于基座(20)內，基座(20)設置為固定型或旋 轉型，加熱器(31)的加熱片(7a、7b、7c)位于加熱片支撐盤(30)之上，加熱片支撐盤(30) 位于基座頂部內側下方，電極盤(22)設置為地線電極盤(22a)、內圈火線電極盤(22b)、中 圈火線電極盤(22c)、外圈火線電極盤(22d)四個區(qū)域，加熱片(7a、7b、7c)的一端分別經 地線電極連接柱(8a、8b、8c)、地線盤(6a、6b、6c)、地線導電支撐柱(2a、2b、2c)、夾具(10)、 地線電極盤(22a)與地線引出電極25連接，加熱片(7a、7b、7c)的另一端分別經火線電極 連接柱(9a、9b、9c)、地線盤(5a、5b、5c)、火線導電支撐柱(la、lb、lc)、夾具(11)、火線電極 盤(22b、22c、22d)與火線引出電極(26、28、29)連接，支撐盤(30)、火線盤(5a、5b、5c)、地 線盤(6a.6b.6c)之間經連接支撐柱(12)固定連接，導電支撐柱(la、lb、lc、2a、2b、2c)經 夾具(IOUl)夾持固定，隔熱盤(3a.3b.3c)位于火線盤(5a.5b.5c)的下方，隔熱盤的層間經連接支撐柱(4)固定連接。本發(fā)明的優(yōu)點是采用可以調節(jié)高度的多區(qū)輻射方式加熱，實現(xiàn)快速升降溫、均勻 加熱及溫度調節(jié)，有效提高沉積物質的均勻性，從而提高了外延沉積的質量。


圖1加熱裝置的結構示意圖；圖2加熱裝置的俯視圖；圖3加熱裝置的仰視圖。圖中1a內圈火線導電支撐柱、Ib中圈火線導電支撐柱、Ic外圈火線導電支撐柱、 2a內圈地線導電支撐柱、2b中圈地線導電支撐柱、2c外圈地線導電支撐柱、3a內圈隔熱盤、 3b中圈隔熱盤、3c外圈隔熱盤、4隔熱板連接支撐柱、5a內圈火線盤、5b中圈火線盤、5c外 圈火線盤、6a內圈地線盤、6b中圈地線盤、6c外圈地線盤、7a內圈加熱片、7b中圈加熱片、7c 外圈加熱片、8a內圈地線電極連接柱、8b中圈地線電極連接柱、8c外圈地線電極連接柱、9a 內圈火線電極連接柱、9b中圈火線電極連接柱、9c外圈火線電極連接柱、10鎖緊螺母、11夾 具、12連接支撐柱、13套筒、14反應氣體A進氣管道、15反應氣體B進氣管道、16半導體晶 片、17噴淋口、18緩沖腔、19石墨舟、20基座、21反應室、22電極盤、22a地線電極盤、22b內 圈火線電極盤、22c中圈火線電極盤、22d外圈火線電極盤、23反應廢氣排出管道、24冷卻氣 體排氣管道、25地線引出電極、26內圈引出火線電極、27冷卻氣體進氣口、28中圈火線引出 電極、29外圈火線引出電極、30加熱片支撐盤、31加熱器
具體實施例方式參見圖1 圖3，氣相沉積設備反應腔由設置于加熱器系統(tǒng)頂部的氣體A進氣管 道14、反應氣體B進氣管道15、設置于反應氣體B進氣管道15末端的緩沖腔18及噴淋口 17、設置于噴淋口 17下的反應室21、以及基座20、石墨舟19、加熱器31、反應廢氣排出管道 23組成。加熱器31位于基座20內，基座20設置為固定型或旋轉型。加熱器31內的加熱 片7a、7b、7c位于加熱片支撐盤30之上，加熱片支撐盤30位于基座頂部內側下方，電極盤 22設置為地線電極盤22a、內圈火線電極盤22b、中圈火線電極盤22c、外圈火線電極盤22d 四個區(qū)域。加熱片7a、7b、7c由加熱片支撐盤30支撐，加熱片支撐盤30采用絕緣、高溫時 低熱導率、高反射率的材料，如氮化硼或其他陶瓷材料制成，或者由耐高溫材料表面涂高溫 隔熱保溫、反射涂料，起到一定的隔熱保溫作用，提高加熱器的效率及升溫速度，加熱片7a、 7b,7c的一端分別經地線電極連接柱8a、8b、8c、地線盤6a、6b、6c、地線導電支撐柱2a、2b、 2c、夾具11、地線電極盤22a與地線引出電極25連接，另一端分別經火線電極連接柱9a、 9b、9c、火線盤5a、5b、5c、火線導電支撐柱13、讓、1(；、夾具11、火線電極盤2213、22(；、22(1及火 線引出電極26、28、29連接，加熱片7a、7b、7c采用石墨、鉬、鎢、鎢錸合金材料或其他金屬材 料制成。夾具11固定在地線電極盤22a、火線電極盤22b、22c、22d上，導電支撐柱la、lb、 lc、2a、2b、2c經夾具11上的鎖緊螺母10夾持固定。夾持長度可調節(jié)擰松鎖緊螺母10，松 開夾具11后，改變夾持長度，再擰緊鎖緊螺母10即可。由夾持長度的改變，加熱片7a、7b、 7c與與之相對基座20底面的距離隨之改變，且三區(qū)加熱片，即加熱片7a、加熱片7b、加熱片 7c與與之相對基座20底面的距離可以分別單獨調節(jié)。由此可以為加熱器安裝維修提供一種調節(jié)基座上表面的溫度分布及溫度大小的調試手段。支撐盤30、火線盤5a、5b、5c、地線 盤6a、6b、6c之間經連接支撐柱12固定連接，隔熱盤3a、3b、3c位于火線盤5a、5b、5c的下 方，隔熱盤3a、3b、3c采用絕緣、高溫時低熱導率、高反射率的材料，如氮化硼或其他陶瓷材 料制成，或者由耐高溫材料表面涂高溫隔熱保溫、反射涂料，起到進一步保溫作用。隔熱盤 的層間經連接支撐柱4固定連接。加熱器31由基座20包圍，在基座20及反應腔21需要降溫時，冷卻氣體由冷卻氣 體進氣管道27通入，在冷卻氣體排氣管道24處被抽出，冷卻氣體帶走大量熱量，起到快速 冷卻降溫的作用。所述加熱器31中，采用內圈加熱片7a、中圈加熱片7b、外圈加熱片7c三區(qū)加熱片 對基座20進行輻射加熱，從而加熱石墨舟19，進而使半導體晶圓片16受熱，使反應氣體A 和反應氣體B在反應室21進行反應并在半導體晶圓片16沉積薄膜。通過內圈引出火線電 極26、中圈火線引出電極28、外圈火線引出電極29改變內圈加熱片7a、中圈加熱片7b、夕卜 圈加熱片7c的輸入功率改變其溫度，以控制基座20上表面表面溫度分布及大小，保證基座 表面溫度的均勻分布。地線盤6a、6b、6c、火線盤5a、5b、5c、導 電支撐柱la、lb、lc、2a、2b、 2c、夾具11及電極盤22a，22b，22c, 22d采用石墨、鉬、鎢、鎢錸合金材料制成。
權利要求
一種氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，氣相沉積設備反應腔由設置于加熱器系統(tǒng)頂部的氣體A進氣管道(14)、反應氣體B進氣管道(15)、設置于反應氣體B進氣管道(15)末端的緩沖腔(18)及噴淋口(17)、設置于噴淋口(17)下的反應室(21)、以及基座(20)、石墨舟(19)、加熱器(31)、反應廢氣排出管道(23)組成，其特征在于所述加熱器(31)位于基座(20)內，加熱器(31)的加熱片(7a、7b、7c)位于加熱片支撐盤(30)之上，加熱片支撐盤(30)位于基座頂部內側下方，電極盤(22)設置為地線電極盤(22a)、內圈火線電極盤(22b)、中圈火線電極盤(22c)、外圈火線電極盤(22d)四個區(qū)域，加熱片(7a、7b、7c)的一端分別經地線電極連接柱(8a、8b、8c)、地線盤(6a、6b、6c)、地線導電支撐柱(2a、2b、2c)、夾具(10)、地線電極盤(22a)與地線引出電極25連接，加熱片(7a、7b、7c)的另一端分別經火線電極連接柱(9a、9b、9c)、地線盤(5a、5b、5c)、火線導電支撐柱(1a、1b、1c)、夾具(11)、火線電極盤(22b、22c、22d)與火線引出電極(26、28、29)連接，支撐盤(30)、火線盤(5a、5b、5c)、地線盤(6a、6b、6c)之間經連接支撐柱(12)固定連接，導電支撐柱(1a、1b、1c、2a、2b、2c)經夾具(11)夾持固定，隔熱盤(3a、3b、3c)位于火線盤(5a、5b、5c)的下方，隔熱盤的層間經連接支撐柱(4)固定連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，其特征在于所述基座(20) 設置為固定型或旋轉型。
3.根據(jù)權利要求1所述的氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，其特征在于所述加熱片 (7a.7b.7c)采用石墨、鉬、鎢、鎢錸合金或金屬材料制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，其特征在于所述地線盤 (6a、6b、6c)、火線盤(5a、5b、5c)、導電支撐柱(la、lb、lc、2a、2b、2c)、夾具(11)及電極盤 (22a, 22b，22c, 22d)采用石墨、鉬、鎢、鎢錸合金材料制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，其特征在于所述加熱片支 撐盤(30)采用氮化硼或陶瓷材料制成。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，其特征在于所述隔熱盤 (3a.3b.3c)采用氮化硼或陶瓷材料制成。
全文摘要
一種氣相沉積設備反應腔的加熱系統(tǒng)，包括氣體A、氣體B進氣管道、緩沖腔、噴淋口、反應室、基座、石墨舟、加熱器、排氣管道，其特征在于所述加熱器內的加熱片位于加熱片支撐盤上，其一端分別經地線電極連接柱、地線盤、地線導電支撐柱、夾具、地線電極盤與地線引出電極連接，另一端分別經火線電極連接柱、火線盤、火線導電支撐柱、夾具、火線電極盤、火線引出電極連接，加熱片支撐盤、地線盤、火線盤、導電支撐柱經夾具夾持固定，隔熱盤位于火線盤的下方，隔熱盤的層間經連接支撐柱固定連接。本發(fā)明的優(yōu)點是采用可以調節(jié)高度的多區(qū)輻射方式加熱，實現(xiàn)快速升降溫、均勻加熱及溫度調節(jié)，有效提高沉積物質的均勻性，從而提高了外延沉積的質量。
文檔編號C23C16/48GK101857952SQ20091004917
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權日2009年4月10日
發(fā)明者劉勝, 王亮, 甘志銀, 胡少林, 陳倩翌 申請人:廣東昭信半導體裝備制造有限公司