應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器，其包含承載體以及加熱載體用的加熱裝置；承載體包含第一承載體以及形成于第一承載體之上的第二承載體，其中第一承載體的電磁波加熱系數(shù)大于第二承載體的電磁波加熱系數(shù)。
【專利說明】應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器，包含加熱裝置以及承載體，而承載體還包含第二承載體以及電磁波加熱系數(shù)大于第二承載體的第一承載體。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)制作流程中，為了各種應(yīng)用需求需要在各種產(chǎn)品表面上形成薄膜，例如以蒸鍍方式形成。由于蒸鍍的原理是將各種材料以原子或分子的尺寸在產(chǎn)品的表面形成薄膜，可以通過控制反應(yīng)時間、溫度以及氣體流量來形成厚度與成分不同的薄膜。而蒸鍍又常用于各種工業(yè)及日用品制作的加工應(yīng)用，例如精密度高、尺寸細微的電子產(chǎn)業(yè)。
[0003] 薄膜形成的過程中依據(jù)材料反應(yīng)的機制，可以大致區(qū)分為物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition ;PVD)及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition ;CVD)。因沉積技術(shù)、進行反應(yīng)的反應(yīng)器內(nèi)溫度、通入反應(yīng)器的氣體成分與產(chǎn)品表面的材料等各種因素影響，所形成薄膜可以具有不同的管芯結(jié)構(gòu)，如單晶、多晶以及非結(jié)晶。除了能夠滿足上述的精密度及尺寸細微的要求之外，應(yīng)用CVD或者PVD的制作工藝方法來形成薄膜，更可以在反應(yīng)的氣體中直接摻入雜質(zhì)，通過控制薄膜中雜質(zhì)的含量與分布(dopant profile),可以精確地控制薄膜的成分。
[0004]其中一種常見的薄膜形成方式是金屬有機化學(xué)氣相沉積(Metal OrganicChemical Vapor Deposition ;M0CVD),在形成薄膜時會輸入載流氣體(carrier gas),再利用載流氣體將反應(yīng)源材料的飽和蒸氣帶往反應(yīng)腔，讓反應(yīng)源材料在被加熱的基板表面進行反應(yīng)。進入反應(yīng)腔的氣體原子先吸附在基板上，在基板表面彼此相互碰撞結(jié)合成原子團，逐漸累積變大之后形成所謂的核島。核島的大小因氣體原子沉積量的增加而增加，核島間的縫隙也隨沉積的進行被填滿形成薄膜。利用這種方式在基板表面沉積形成的薄膜，在各種不同表面粗糙度的基板上依然具有良好的附著力。不論基板的表面具有凹槽、突起或是圖形等圖案化結(jié)構(gòu)，只要適度調(diào)整薄膜沉積的各種溫度、反應(yīng)氣體成分或反應(yīng)時間就能形成所需要的薄膜。
[0005]薄膜沉積的反應(yīng)是于反應(yīng)器中進行，如圖1所示，反應(yīng)器100的腔體內(nèi)包括了承載體4以及加熱器6，也有部分的設(shè)計會在腔體內(nèi)加入降溫裝置以控制腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度。當MOCVD的反應(yīng)進行時，混合有反應(yīng)源材料的氣體通入反應(yīng)器100，在基板2表面上形成薄膜，其中基板2是通過承載體4以熱傳導(dǎo)和輻射熱的方式被加熱，而承載體4的結(jié)構(gòu)如圖2所示由核心層8與包覆層10組成。
[0006]根據(jù)以上所述，由于薄膜是由反應(yīng)氣體的原子沉積在基板2上，因此基板2的溫度及腔體內(nèi)部的溫度為影響薄膜品質(zhì)的重要關(guān)鍵。為了要加熱基板到適合薄膜形成的溫度，腔體內(nèi)是以耐高溫且不與反應(yīng)氣體產(chǎn)生反應(yīng)的材料制成，以避免在反應(yīng)過程中腔體因為溫度過高而毀損，或者發(fā)生腔體內(nèi)部與通入的氣體發(fā)生反應(yīng)造成薄膜品質(zhì)變異的狀況。然而承載體的耐用程度也會影響企業(yè)生產(chǎn)的成本。由于放置基板的承載體在使用過程中，表面會有破損的情形而連帶影響薄膜的品質(zhì)，因此必須通過更換承載體來解決。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種反應(yīng)器，包含承載體以及加熱承載體的加熱裝置，其中的承載體包含第一承載體以及形成于第一承載體之上的第二承載體，并且第一承載體電磁波加熱系數(shù)大于第二承載體的電磁波加熱系數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1所示為常見的反應(yīng)器；
[0009]圖2所示為常見的承載體；
[0010]圖3所示為本發(fā)明所公開的反應(yīng)器的一實施例；
[0011]圖4所示為本發(fā)明所公開的第二承載體的一實施例；
[0012]圖5所示為本發(fā)明所公開的反應(yīng)器的另一實施例。
[0013]主要元件符號說明
[0014]2 基板
[0015]4承載體
[0016]6加熱器
[0017]8核心層
[0018]10包覆 層
[0019]22 基板
[0020]24第二承載體
[0021]26加熱器
[0022]28第一承載體
[0023]240 表面
[0024]242 凹槽
[0025]30核心層
[0026]32包覆層
[0027]16 孔隙
[0028]34 支柱
[0029]36 氣孔
[0030]100、200、300 反應(yīng)器
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明是公開一反應(yīng)器200，其包含承載體以及加熱裝置。如圖3所示，其中承載體具有一表面240包含多個凹槽242用以承載基板22，還包含第一承載體28以及位于第一承載體28之上的第二承載體24，其中第二承載體24的導(dǎo)熱系數(shù)大于第一承載體28。將混有反應(yīng)源材料飽和蒸氣的載流氣體通入反應(yīng)器200，而加熱器26也同時加熱承載體，當溫度到達一預(yù)定溫度后，氣體原子開始沉積在基板22上，并形成薄膜。在一實施例中，反應(yīng)器200是用于氣相沉積,其中氣相沉積可為金屬有機化學(xué)氣相沉積(M0CVD)。在一實施例中，加熱器26是一種電磁波加熱裝置，包含一電磁波產(chǎn)生元件可發(fā)出特定頻率范圍的電磁波并在承載體上形成渦電流，渦電流在承載體的表面流動時經(jīng)過電阻發(fā)生損耗而產(chǎn)生熱，再通過產(chǎn)生的熱對放置在承載體上的基板加熱。在一實施例中，第一承載體28可以直接通過接收電磁波在承載體表面形成渦電流，當渦電流流經(jīng)承載體表面的電阻可產(chǎn)生熱能而升溫，第二承載體24由于接收電磁波后無法在表面產(chǎn)生渦電流而升溫，僅能通過第一承載體28以福射熱與熱傳導(dǎo)的方式加熱。在另一實施例中，第一承載體28與第二承載體24都可以吸收加熱器26所發(fā)出的電磁波而升溫。其中承載體吸收加熱器所發(fā)出的電磁波造成承載體本身溫度上升的效果可以通過電磁波加熱系數(shù)來衡量，電磁波加熱系數(shù)是通過量測單位質(zhì)量的物體在預(yù)定頻率范圍電磁波的照射下，經(jīng)過一定時間后單位質(zhì)量的物體所增加的溫度；而在一實施例中，第一承載體28具有比第二承載體24較大的電磁波加熱系數(shù)，亦即是第一承載體28在預(yù)定頻率范圍的電磁波照射下，經(jīng)過一預(yù)定時間后所上升的溫度比具有相同質(zhì)量的第二承載體24在相同條件下所增加的溫度較大。在一實施例中，加熱器26中的電磁波產(chǎn)生元件可發(fā)出頻率范圍位于甚低頻(Very Low Frequency ；VLF)的電磁波，其中甚低頻的頻率范圍是介于3KHz~30KHz ;而在一較佳實施例中，加熱器26是發(fā)出介于15KHz~20KHz頻率的電磁波。[0032]如前所述，反應(yīng)過程中腔體內(nèi)的溫度以及基板上的溫度會影響薄膜沉積的品質(zhì)，因此在承載體的設(shè)計上，除了要配合加熱器26發(fā)出的電磁波選擇能接收相對頻率范圍而升溫的材料，承載體本身的導(dǎo)熱性也會影響表面溫度的均勻程度，進而影響基板上薄膜沉積的均勻性。因此，在一實施例中，選擇比第一承載體28導(dǎo)熱系數(shù)大的材料制作第二承載體24，讓第二承載體24與基板22接觸的表面有較均勻的溫度分布，其中第二承載體24整體由同一成分組成，例如SiC。此外，為了加熱效率的考慮，第一承載體28以及第二承載體24的材料較佳地皆選擇導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/mK的材質(zhì)以達到較快升溫的目的。于一實施例中，第二承載體24由核心層30及包覆著核心層30的包覆層32組成，如圖4所示，以具有導(dǎo)熱系數(shù)較第一承載體28大的材料作為包覆層32，使得第二承載體24具有較第一承載體28大的導(dǎo)熱系數(shù)，使基板22表面的溫度均勻分布。在一實施例中，第一承載體28的材料可以吸收加熱器發(fā)出的電磁波而升溫，這些材料包含石墨、陶瓷或其組合例如包含以石墨為主體并于其上涂布一碳化娃(SiC)薄層；而第二承載體24的核心層30包含石墨、BN、Mo、Tiff或其組合，而包覆層32為SiC，通過調(diào)整包覆層32與核心層30的比例使得第二承載體24的導(dǎo)熱系數(shù)大于第一承載體28。在另一實施例中，第二承載體24的核心層30包含可以吸收電磁波的材料，與第一承載體28相同可以吸收電磁波以加熱，因此可以更快加熱位于第二承載體24上的基板22。
[0033]在一實施例中，第二承載體24的導(dǎo)熱系數(shù)大于第一承載體28,并且第一承載體28的電磁波加熱系數(shù)大于第二承載體24，例如以石墨作為第一承載體28以及SiC作為第二承載體24。
[0034]如圖5所示，在另一個實施例中反應(yīng)器300包含加熱器26、第一承載體28、多個第二承載體24與位于第一承載體28和多個第二承載體24之間的支柱34?；?2放置位于第二承載體24表面240上的凹槽242內(nèi)，而第一承載體28還包含支柱34以支撐第二承載體24。當進行薄膜沉積制作工藝時，加熱器26開始運作，而氣體會由位于第一承載體28一側(cè)的氣孔36流入第一承載體28內(nèi)的孔隙16，其中通入第一承載體28內(nèi)的氣體為氮氣與氫氣的混合氣體。在一實施例中，加熱器26直接加熱第一承載體28，而第一承載體28再將吸收到的輻射熱通過傳導(dǎo)或者對流等方式加熱多個第二承載體24。由于第二承載體24的導(dǎo)熱系數(shù)較第一承載體28大并且表面積較小，使得第二承載體24的表面240在經(jīng)過加熱后溫度分布較為均勻，讓直接接觸第二承載體24的基板22可以被均勻加熱，因此整炔基板22上的薄膜可以在一定的溫度范圍內(nèi)進行反應(yīng)，在相同時間內(nèi)形成厚度均勻的薄膜，避免出現(xiàn)同一炔基板22上的薄膜厚度差異過大的情形。在另一實施例中，第一承載體28及多個第二承載體24皆可直接由加熱器26加熱，使得多個第二承載體24不僅吸收來自第一承載體28的熱還可由加熱器26加熱，可以在更短的時間內(nèi)達到需要的溫度，而第二承載體24具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)以及較小的面積還可以讓整個承載體達到均衡的溫度，使位于多個第二承載體24之上的多個基板22能夠均勻地受熱。
[0035]本發(fā)明所公開的承載體包含第一承載體28以及第二承載體24，其中第二承載體24上具有放置晶片的多個凹槽242，在經(jīng)過多次薄膜沉積制作工藝后，多次放置以及取出晶片的動作可能會因為晶片碰撞到凹槽242造成損壞。而為了能夠順利放置晶片，第二承載體24上的凹槽242的尺寸通常會略大于晶片的尺寸，因此在多次進行薄膜沉積后，凹槽242內(nèi)可能也會附著薄膜。這些薄膜或者凹槽的損壞也會造成放置在凹槽242內(nèi)的晶片傾斜或者突起，連帶影響后續(xù)薄膜形成的厚度。依本發(fā)明所公開的實施例，當薄膜的品質(zhì)異常來自凹槽242的損壞或凹槽242內(nèi)的薄膜的堆積時，僅需更換直接與凹槽接觸的第二承載體24即可，不須更換整個承載體，可節(jié)省成本。
[0036]以上所 述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器，包含: 承載體；以及 加熱裝置，以加熱該承載體； 其中，該承載體包含第一承載體以及第二承載體形成于該第一承載體之上； 其中，該第一承載體包含與該第二承載體不同的材料。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該第二承載體的導(dǎo)熱系數(shù)大于該第一承載體的導(dǎo)熱系數(shù)并且該第一承載體的電磁波加熱系數(shù)大于該第二承載體的電磁波加熱系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，該第二承載體整體由同一成分組成。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該加熱裝置包含一電磁波產(chǎn)生元件以發(fā)出一頻率介于15~20KHz的電磁波。
5.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該第二承載體包含多個凹槽用以承載晶片。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該第一承載體還包含一氣孔。
7.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器還包含多個第二承載體形成于該第一承載體之上。
8.一種應(yīng)用于氣相沉積的反應(yīng)器的承載裝置，包含: 第一承載體以及第二承載體形成于該第一承載體之上； 其中，該第一承載體包含與該第二承載體不同的材料。
9.如權(quán)利要求8所述的承載裝置，其中該第二承載體的導(dǎo)熱系數(shù)大于該第一承載體的導(dǎo)熱系數(shù)，并且該第一承載體的電磁波加熱系數(shù)大于該第二承載體的電磁波加熱系數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的承載裝置，其中該第二承載體整體由同一成分組成。
【文檔編號】C23C16/46GK103540913SQ201310294354
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】歐震, 王韋涵, 翁健忠 申請人:晶元光電股份有限公司