高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備及其加熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備及其加熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備生長(zhǎng)薄膜材料，是將不同的氣體或元素的氫化物共同通入反應(yīng)室，混合氣體流經(jīng)加熱的襯底表面時(shí)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，并外延生長(zhǎng)成化合物單晶薄膜。
[0003]反應(yīng)室是整個(gè)CVD設(shè)備最核心的部分，決定了整個(gè)設(shè)備的性能。而反應(yīng)室加熱系統(tǒng)是影響薄膜沉積質(zhì)量的重要因素，有些高質(zhì)量的薄膜材料需要在高溫下生長(zhǎng)才能獲得，如氮化鋁和碳化硅薄膜材料，二者外延生長(zhǎng)溫度都在1300°C以上。由于高溫CVD設(shè)備的加熱系統(tǒng)有其特殊性，所以對(duì)高溫CVD設(shè)備的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求更為苛刻，特別是部件的耐溫性能，可靠性能都要進(jìn)一步提高，近乎達(dá)到各種材料的極限，對(duì)材料的選擇及防護(hù)有更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠有效保護(hù)加熱系統(tǒng)的高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備及其加熱系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)，包括發(fā)熱體，以及:
[0006]發(fā)熱體支撐件，所述發(fā)熱體支撐件的一端支撐連接于所述發(fā)熱體的下部；
[0007]陶瓷絕緣件，所述陶瓷絕緣件與所述發(fā)熱支撐件的另一端連接；所述陶瓷絕緣件包括端部和側(cè)部；
[0008]熱輻射防護(hù)件，所述熱輻射防護(hù)件設(shè)置于所述發(fā)熱體和所述陶瓷絕緣件之間，由對(duì)高溫的耐受能力大于陶瓷的材料制成；所述熱輻射防護(hù)件包括第一防護(hù)部和第二防護(hù)部；所述第一防護(hù)部設(shè)置于所述發(fā)熱體與所述陶瓷絕緣件的端部之間，所述第二防護(hù)部設(shè)置在所述發(fā)熱體與所述陶瓷絕緣件的側(cè)部之間。
[0009]進(jìn)一步地，所述熱輻射防護(hù)件的第一防護(hù)部設(shè)置在所述陶瓷絕緣件的端部上，所述第二防護(hù)部沿著所述第一防護(hù)部的外側(cè)向周圍延伸預(yù)定的距離。
[0010]進(jìn)一步地，所述熱輻射防護(hù)件的第一防護(hù)部設(shè)置在所述陶瓷絕緣部件的端部上，所述第二防護(hù)部從所述陶瓷絕緣部件的端部外側(cè)向下延伸預(yù)定的距離。
[0011]進(jìn)一步地，所述熱輻射防護(hù)件的第一防護(hù)部設(shè)置在所述陶瓷絕緣部件的端部上，所述第一防護(hù)部與所述陶瓷絕緣件相對(duì)的面上設(shè)置有凸起。
[0012]進(jìn)一步地，所述凸起由環(huán)狀或條狀的金屬形成。
[0013]進(jìn)一步地，所述加熱系統(tǒng)還包括隔熱部件，所述隔熱部件設(shè)置在所述陶瓷絕緣件的底部；所述隔熱部件包括一層或多層隔熱屏，所述隔熱部件最上層的隔熱屏的上表面為鏡面。
[0014]進(jìn)一步地，所述發(fā)熱體包括分離的第一發(fā)熱組件和第二發(fā)熱組件，所述第一發(fā)熱組件和第二發(fā)熱組件之間隔開(kāi)預(yù)定的間距，相鄰的發(fā)熱組件之間設(shè)置有隔離件。
[0015]進(jìn)一步地，所述隔離件包括隔離陶瓷以及隔離陶瓷熱防護(hù)件；所述隔離陶瓷熱防護(hù)件包括與所述第一發(fā)熱組件相對(duì)的第一隔離陶瓷熱防護(hù)部，以及與所述第二發(fā)熱組件相對(duì)的第二隔離陶瓷熱防護(hù)部；所述第一隔離陶瓷熱防護(hù)部和第二隔離陶瓷熱防護(hù)部彼此分開(kāi)。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一發(fā)熱組件和第二發(fā)熱組件包括片狀或彈簧絲狀發(fā)熱組件。
[0017]進(jìn)一步地，所述發(fā)熱體支撐件包括支撐部和所述支撐部向下延伸形成的臂部，所述支撐部與所述發(fā)熱體支撐連接，所述臂部伸入所述陶瓷絕緣件上的容置盲孔底部并與所述容置盲孔間隙配合。
[0018]進(jìn)一步地，所述陶瓷絕緣件上的所述熱輻射防護(hù)件設(shè)置有供所述臂部穿過(guò)的通孔，所述通孔蓋住所述陶瓷絕緣件上的容置盲孔。
[0019]本發(fā)明還提供了一種高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備，所述設(shè)備包括被加熱體；以及上述用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)。
[0020]本發(fā)明提供的高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備及其加熱系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]I)通過(guò)發(fā)熱體支撐件對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行支撐連接，可以防止發(fā)熱體在高溫加熱過(guò)程中產(chǎn)生形變?cè)斐杉訜嵛恢玫钠贫绊懠訜釡囟鹊木鶆蛐浴?br>[0022]2)采用熱輻射防護(hù)件對(duì)陶瓷絕緣件進(jìn)行保護(hù)，可以防止陶瓷絕緣件在高溫下的分解蒸發(fā)，進(jìn)而可防止蒸發(fā)物質(zhì)影響外延層的質(zhì)量。
[0023]3)采用隔熱部件可以防止加熱系統(tǒng)內(nèi)熱量的損失，從而提高加熱系統(tǒng)的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)的主視圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)的主視圖。
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3提供的用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)的主視圖。
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例4提供的用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1
[0030]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)，包括:用于對(duì)被加熱體06進(jìn)行加熱的發(fā)熱體01，一端支撐連接在發(fā)熱體01的下部的發(fā)熱體支撐件05，與發(fā)熱支撐體件05的另一端連接的陶瓷絕緣件03，設(shè)置于加熱體01和陶瓷絕緣件03之間的熱輻射防護(hù)部件02，以及設(shè)置在陶瓷絕緣部件03底部的隔熱部件04。
[0031]其中，發(fā)熱體01采用鎢、錸或其它金屬原料經(jīng)過(guò)粉末冶金、乳制、銑削、線切割等一系列工藝制備而成的片狀或彈簧絲狀結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體01不僅具有良好的導(dǎo)電能力，而且還具有超強(qiáng)的耐高溫性能，其發(fā)熱溫度可從室溫達(dá)到2000°C甚至2000°C以上，從而對(duì)其上部的被加熱體06加熱。而設(shè)置在加熱體01上部的被加熱體06是用于放置各種襯底的襯底托盤，例如被加熱體06可以是用于外延生長(zhǎng)成化合物單晶薄膜的襯底托盤。
[0032]由于發(fā)熱體支撐件05與溫度高達(dá)2000°C甚至2000°C以上的發(fā)熱體01連接，因此發(fā)熱體支撐件05在材質(zhì)選擇上應(yīng)該采用鎢，鉬或其他能夠耐受2000°C以上高溫的金屬，或采用其它能夠耐受2000°C以上高溫的導(dǎo)電材料。發(fā)熱體支撐件05是由上述材料的絲或條制作而成的支撐件，包括支撐部051和多個(gè)沿支撐部051邊緣向下延伸而形成的臂部052。支撐部051與加熱體01底部連接，從下方支撐發(fā)熱體01，支撐部051根據(jù)加熱體01的寬度和長(zhǎng)度設(shè)定寬度、長(zhǎng)度和數(shù)量，以保證支撐部051能夠穩(wěn)定地支撐發(fā)熱體01。臂部052的下部與陶瓷絕緣件03的端部連接，陶瓷絕緣件03端部設(shè)置有與臂部052位置對(duì)應(yīng)且個(gè)數(shù)相等的容置盲孔031，每個(gè)臂部052從支撐部051向下延伸，伸入容置盲孔031內(nèi)，臂部052與容置盲孔031間隙配合，且至少有兩個(gè)容置盲孔031的底部與臂部052的底端接觸，從而增加臂部052在容置盲孔031的穩(wěn)定性，以便使整個(gè)發(fā)熱體支撐件05與陶瓷絕緣件03穩(wěn)定連接，從而使發(fā)熱體01通過(guò)發(fā)熱體支撐件05與陶瓷絕緣件03穩(wěn)固連接，以保證發(fā)熱體支撐件05對(duì)發(fā)熱體01支撐的穩(wěn)定性，防止加熱體01在加熱過(guò)程中產(chǎn)生形變而造成加熱位置的偏移而影響加熱效果。當(dāng)然，作為本實(shí)施例的其他【具體實(shí)施方式】，發(fā)熱體支撐件05也可以采用其它形式的穩(wěn)固支撐結(jié)構(gòu)，例如發(fā)熱體支撐件05還可以采用多個(gè)類似于“ 丫 ”形的支撐結(jié)構(gòu)，“ 丫 ”形支撐結(jié)構(gòu)包括枝部以及從枝部向下延伸的干部，枝部用來(lái)支撐發(fā)熱體OI，干部設(shè)置在陶瓷絕緣件03端部用于支撐枝部，從而實(shí)現(xiàn)“丫”形結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)熱體01的支撐。
[0033]由于陶瓷絕緣件03采用的陶瓷材料具有良好的絕緣性能，因此，陶瓷絕緣件03與發(fā)熱體支撐件05的配合不僅能起到穩(wěn)定支撐發(fā)熱體01的作用，而且還可以防止發(fā)熱體01和發(fā)熱體支撐件05漏電，從而避免因漏電而影響加熱系統(tǒng)的加熱效果。
[0034]由于陶瓷絕緣件03采用的陶瓷材料不能耐受1600°C以上的高溫，而發(fā)熱體01的發(fā)熱溫度可以高達(dá)2000°C以上，發(fā)熱體01高溫輻射的熱量容易造成陶瓷絕緣件03的高溫熔蝕而使陶瓷絕緣件03的陶瓷成分分解蒸發(fā)，從而造成蒸發(fā)物質(zhì)影響外延層的生長(zhǎng)質(zhì)量。因此，為了防止陶瓷絕緣件03發(fā)生高溫熔蝕現(xiàn)象，故在加熱體01和陶瓷絕緣件03之間設(shè)置熱輻射防護(hù)件02，熱輻射防護(hù)件02包括第一防護(hù)部021和第二防護(hù)部022 ;第一防護(hù)部021設(shè)置于發(fā)熱體01與陶瓷絕緣件03的端部之間，第二防護(hù)部022設(shè)置在發(fā)熱體01與陶瓷絕緣件03的側(cè)部之間。第一防護(hù)部021上位于容置盲孔031的位置處設(shè)置有供發(fā)熱體支撐件05的臂部052穿過(guò)的通孔，并且通孔恰好蓋住陶瓷絕緣件03上的容置盲孔031。當(dāng)高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱系統(tǒng)工作時(shí)，工作溫度高達(dá)2000°C以上的發(fā)熱體01輻射的熱量輻射到陶瓷絕緣件03上，由于陶瓷絕緣件03端部的第一防護(hù)部021和側(cè)部的第二防護(hù)部022的防護(hù)作用，可避免陶瓷絕緣件03的溫度升高到它的耐受溫度1600°C，從而可避免陶瓷絕緣件03出現(xiàn)高溫熔蝕而使其陶瓷成分分解蒸發(fā)，從而可避