Mocvd設(shè)備和mocvd加熱方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種MOCVD設(shè)備和一種MOCVD加熱方法。該MOCVD設(shè)備包括：反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈和托盤，所述感應(yīng)線圈位于所述反應(yīng)腔室的外部，所述托盤位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部；其中，所述感應(yīng)線圈，用于產(chǎn)生磁場并通過所述磁場對所述托盤進(jìn)行加熱；所述托盤，用于擺放襯底并且與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述襯底交替通過所述磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域。本發(fā)明實(shí)施例中，由于托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，從而使得托盤上不同區(qū)域的加熱溫度更加均勻，提高了襯底上溫度的均勻性，因此改善了外延片的質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸外延片的加工。
【專利說明】MOCVD設(shè)備和MOCVD加熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種MOCVD設(shè)備和MOCVD加熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MOCVDCMetal-organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積)是通過晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延的生長技術(shù)。MOCVD設(shè)備是利用MOCVD技術(shù)在襯底的表面沉積薄膜的設(shè)備。在使用MOCVD設(shè)備進(jìn)行薄膜的沉積時，其工藝時間較長，典型的情況是，5-6個小時完成一個完整的工藝過程。
[0003]為了提高M(jìn)OCVD設(shè)備的生產(chǎn)效率，采用可以同時擺放多片襯底的擺放方式，目前主要使用的一種方式是大托盤方式，請參閱圖1，其中，大托盤10上放置了多個小托盤11，每個小托盤11上放置多片襯底12，從而進(jìn)行多片襯底12的薄膜沉積。另一種新近提出的方式是多盤垂直排列的盒式(cassette)方式，請參閱圖2，在反應(yīng)腔室20中，多個托盤21垂直排列，每個托盤21上放置多片襯底22。垂直排列盒式方式具有升級容易的特點(diǎn)，并且相對于大托盤方式，可以以更大批量加工襯底，因此代表了未來發(fā)展的趨勢。
[0004]在MOCVD設(shè)備的薄膜生成工藝過程中，晶體生長源材料的熱分解受到溫度的影響，因此反應(yīng)腔室中的溫度是決定薄膜質(zhì)量的重要因素，為了以較均勻的方式對襯底進(jìn)行加熱，并且保證加熱速度，人們設(shè)計(jì)了感應(yīng)式加熱方式。
[0005]請參閱圖3，其為感應(yīng)式加熱方式的示意圖，其中，在反應(yīng)腔室30的外壁安裝感應(yīng)線圈31，在反應(yīng)腔室30的內(nèi)部擺放有石墨托盤32，感應(yīng)線圈31與石墨托盤32同心設(shè)置。感應(yīng)線圈31和中高頻的RF電源連接，感應(yīng)線圈31中的低頻交變電流產(chǎn)生交變磁場，交變磁場的磁力線33與石墨托盤32垂直相交，當(dāng)磁力線33穿過石墨托盤32時，磁力線33被切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在石墨托盤32中產(chǎn)生低頻渦流。由于渦流在石墨托盤32中的電阻熱效應(yīng)，石墨托盤32產(chǎn)生熱量，因此，通過這種感應(yīng)式加熱方式對石墨托盤32進(jìn)行了加熱，其中，石墨托盤32產(chǎn)生的熱量隨著磁力線33的磁場強(qiáng)度、交變頻率、磁力線密度的增大而增加。
[0006]請參閱圖4，為感應(yīng)加熱方式中反應(yīng)腔室內(nèi)的磁場分布示意圖，其中磁場由環(huán)形纏繞的感應(yīng)線圈40生成。從圖中可以看出，磁場中的磁力線41的分布并不均勻，具體地，磁力線41的分布從反應(yīng)腔室內(nèi)部的中心位置向邊沿位置存在由疏到密的變化，而磁力線41的不均勻?qū)斐赏斜P表面溫度的不均勻，對于與感應(yīng)線圈40同心設(shè)置的托盤，會造成托盤表面外圍溫度較高，中間溫度較低，上述現(xiàn)象將導(dǎo)致了感應(yīng)式加熱方式中的如下問題:托盤表面的溫度變化將會造成放置在托盤上不同位置的襯底的生長溫度不同，襯底的生長溫度不同將造成薄膜生長速度的差異以及沉積薄膜的不一致。進(jìn)一步地，生長多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)時，反應(yīng)腔內(nèi)的進(jìn)氣裝置會統(tǒng)一變換組分以生長多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，而各個襯底的生長速度不一致，隨著統(tǒng)一的組分變換，將導(dǎo)致其多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，從而無法保證襯底上生成的薄膜的一致性。
[0007]綜上所述，磁力線分布不均勻造成托盤表面溫度的不均勻，從而無法保證襯底上薄膜生長質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種MOCVD設(shè)備和一種MOCVD加熱方法，其能夠在MOCVD工藝過程中，改善整個石墨托盤表面溫度的均勻性，提高襯底上薄膜生長的質(zhì)量。
[0009]為此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種MOCVD設(shè)備，所述MOCVD設(shè)備包括:反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈和托盤，所述感應(yīng)線圈位于所述反應(yīng)腔室的外部，所述托盤位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部；其中，
[0010]所述感應(yīng)線圈，用于產(chǎn)生磁場并通過所述磁場對所述托盤進(jìn)行加熱；
[0011]所述托盤，用于擺放襯底并且與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述襯底交替通過所述磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域。
[0012]優(yōu)選地，所述托盤的中心軸偏離所述磁場的中心軸。
[0013]優(yōu)選地，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述反應(yīng)腔室外側(cè)；
[0014]所述MOCVD設(shè)備還包括位于所述托盤下方并支撐所述托盤的自轉(zhuǎn)連接裝置，所述自轉(zhuǎn)連接裝置用于帶動所述托盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中，所述托盤的旋轉(zhuǎn)中心軸偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸。
[0015]優(yōu)選地，所述MOCVD設(shè)備還包括環(huán)繞在所述反應(yīng)腔室之外、用于固定所述感應(yīng)線圈的線圈固定裝置，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述線圈固定裝置上，所述線圈固定裝置的直徑大于所述反應(yīng)腔室的直徑，且所述線圈固定裝置的中心軸偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸。
[0016]優(yōu)選地，所述MOCVD設(shè)備還包括位于所述托盤下方并支撐所述托盤的自轉(zhuǎn)連接裝置；所述自轉(zhuǎn)連接裝置用于帶動所述托盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0017]優(yōu)選地，所述線圈固定裝置能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第一預(yù)定路徑進(jìn)行運(yùn)動。
[0018]優(yōu)選地，還包括線圈底座和移動滑軌，其中，所述移動滑軌沿所述第一預(yù)定路徑設(shè)置；所述線圈底座的上端連接所述線圈固定裝置、下端滑動連接到所述移動滑軌，所述線圈底座還與驅(qū)動裝置連接，并能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下帶動所述線圈固定裝置沿所述移動滑軌進(jìn)行運(yùn)動。
[0019]優(yōu)選地，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述反應(yīng)腔室的外壁上，所述托盤能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第二預(yù)定路徑運(yùn)動。
[0020]優(yōu)選地，所述第二預(yù)定路徑為沿所述反應(yīng)腔室的水平徑向方向的路徑，或
[0021]所述第二預(yù)定路徑為中心位于反應(yīng)腔室的中心軸上的正方形路徑。
[0022]優(yōu)選地，還包括移動連接裝置和移動滑軌，所述移動滑軌沿所述第二預(yù)定路徑設(shè)置，所述移動連接裝置的上端連接在所述托盤的下方并且其下端連接在所述移動滑軌上，以用于支撐所述托盤并在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下帶動所述托盤沿所述移動滑軌進(jìn)行運(yùn)動。
[0023]優(yōu)選地，所述托盤的數(shù)量為多個，所述托盤按照一列豎直層疊的方式排列或者按照多列豎直層疊的方式排列。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中，由于托盤與磁場之間存在相對運(yùn)動，使得托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，避免了在現(xiàn)有技術(shù)中部分襯底始終處于磁力線稀疏區(qū)域而部分襯底始終處于磁力線密集區(qū)域的情況，從而對于整個工藝過程，托盤上不同區(qū)域的加熱溫度更加均勻，提高了襯底上溫度的均勻性，因此改善了托盤上制作的外延片的質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸外延片的加工。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種MOCVD加熱方法，所述方法應(yīng)用于MOCVD設(shè)備，所述MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈和托盤，所述感應(yīng)線圈位于所述反應(yīng)腔室的外部，所述托盤位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部，所述托盤用于擺放襯底；所述方法包括:所述感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場并通過所述磁場對所述托盤進(jìn)行加熱；在加熱過程中，所述托盤與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述襯底交替通過所述磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域。
[0026]對于本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD加熱方法，由于托盤與磁場之間存在相對運(yùn)動，使得托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，避免了在現(xiàn)有技術(shù)中部分襯底始終處于磁力線稀疏區(qū)域而部分襯底始終處于磁力線密集區(qū)域的情況，從而對于整個工藝過程，托盤上不同區(qū)域的加熱溫度更加均勻，提高了襯底上溫度均勻性，因此改善了襯底上外延膜生長質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸襯底的加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中襯底擺放的大托盤方式的示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中襯底擺放的垂直排列盒式方式的示意圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中感應(yīng)式加熱方式的示意圖；
[0030]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中感應(yīng)加熱方式中反應(yīng)腔室內(nèi)的磁場分布示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例 提供的MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD設(shè)備中反應(yīng)腔室中的托盤設(shè)置示意圖；
[0033]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖10A，IOB為本發(fā)明實(shí)施例中移動滑軌的設(shè)置方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD設(shè)備以及MOCVD設(shè)備加熱方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]本發(fā)明提供了一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈以及托盤。除上述結(jié)構(gòu)之外，MOCVD設(shè)備還包括氣體輸運(yùn)系統(tǒng)，尾氣處理系統(tǒng)等裝置。
[0039]其中，該MOCVD設(shè)備是一種感應(yīng)式加熱的MOCVD設(shè)備，感應(yīng)線圈位于反應(yīng)腔室的外部，感應(yīng)線圈和中高頻的RF電源連接，用于在工藝過程中產(chǎn)生磁場并且通過磁場對反應(yīng)腔室中的托盤進(jìn)行加熱。本發(fā)明利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場的分布規(guī)律，將石墨托盤相對于感應(yīng)加熱線圈偏心設(shè)置，在工藝過程中，通過托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，使所述托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，實(shí)現(xiàn)整個石墨托盤上的溫度分布更加均勻。
[0040]具體地，托盤與磁場之間存在相對運(yùn)動是指，托盤上至少存在一點(diǎn)，該點(diǎn)在第一時刻位于磁場中的第一位置，并且在第二時刻位于磁場中的第二位置，其中，第一位置上的磁力線密集程度不同于第二位置上的磁力線密集程度。[0041]在現(xiàn)有技術(shù)中，托盤上的不同環(huán)帶始終處于各個不同的磁力線密集程度固定的區(qū)域，由于托盤通過切割磁力線產(chǎn)生熱量，并且石墨托盤的中心區(qū)域磁力線較為稀疏，而邊緣區(qū)域磁力線較為密集，造成托盤中位于不同區(qū)域的部分產(chǎn)生熱量的速度不同，即托盤位于中心區(qū)域的部分升溫較慢，托盤位于邊緣區(qū)域的部分升溫較快，因此在不同的環(huán)帶上托盤升溫的程度不均，影響托盤上制作的外延片的質(zhì)量，也限制了大尺寸外延片的加工。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中，石墨托盤相對于感應(yīng)加熱線圈偏心設(shè)置，在工藝過程中，通過托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，使得托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，避免了在現(xiàn)有技術(shù)中部分襯底始終處于磁力線稀疏區(qū)域而部分襯底始終處于磁力線密集區(qū)域的情況，從而對于整個工藝過程，托盤上不同區(qū)域的加熱溫度更加均勻，提高了襯底上溫度的均勻性，因此改善了托盤上制作的外延片的質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸外延片的加工。 [0042]請參閱圖5，作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室51、感應(yīng)線圈52、托盤54、以及自轉(zhuǎn)連接裝置55。
[0043]其中，感應(yīng)線圈52環(huán)形纏繞在反應(yīng)腔室51的外壁上，感應(yīng)線圈52和中高頻的RF電源連接，用于在工藝工程中產(chǎn)生交變磁場。在反應(yīng)腔室51的內(nèi)部擺放有托盤54，托盤54的中心軸偏離反應(yīng)腔室51的中心軸，由于反應(yīng)腔室51和感應(yīng)線圈52同心設(shè)置，因此托盤54的中心也偏離感應(yīng)線圈52產(chǎn)生的磁場的中心。自轉(zhuǎn)連接裝置55位于托盤54的下方，且與托盤54的中心相連接，該自轉(zhuǎn)連接裝置55用于支撐托盤54并且能夠在驅(qū)動力的驅(qū)動下帶動托盤54進(jìn)行自轉(zhuǎn)，其中，可以設(shè)置自轉(zhuǎn)連接裝置55以預(yù)定速度帶動托盤54進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
[0044]通過上述設(shè)置，由于感應(yīng)線圈52和托盤54的偏心設(shè)置，在工藝過程中，當(dāng)托盤54圍繞其中心軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)時，托盤54上的襯底能夠交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，使得整個托盤54上的襯底的受熱更加均勻。對于托盤54來說，旋轉(zhuǎn)使托盤54的邊緣區(qū)域交替切割磁力線最稀疏區(qū)域和最密集區(qū)域，而托盤54的中心區(qū)域則處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域，這樣由于磁力線疏密引起的托盤54的表面溫差就會大幅度降低，使得托盤54的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜的生長提供更好的生長溫度環(huán)境，提高了襯底上生長的外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提高產(chǎn)品的良品率。本實(shí)施例可以適用于圖1所示的大托盤方式，也適用于圖2所示的多盤垂直排列的盒式方式。
[0045]本實(shí)施例中，由于托盤54的尺寸小于反應(yīng)腔室的尺寸，在反應(yīng)腔室大小一定的情況下，小尺寸的托盤將降低生產(chǎn)效率，因此，請參閱圖6，可以在反應(yīng)腔室51中設(shè)置3個托盤54平行設(shè)置，每個托盤54在其下方具有與其中心相連接的自轉(zhuǎn)連接裝置55，該自轉(zhuǎn)連接裝置55用于支撐各個托盤54并且能夠分別帶動各個托盤54進(jìn)行自轉(zhuǎn)。本實(shí)施例以3個托盤平行設(shè)置為例進(jìn)行說明，也可以設(shè)置其他數(shù)目的托盤平行設(shè)置，并分別與各自的自轉(zhuǎn)連接裝置連接。通過這種設(shè)置，可以在降低托盤表面溫差使托盤加熱溫度均勻的同時，提高生產(chǎn)效率。在用于多盤垂直排列的盒式方式時，可以將多列垂直排列的托盤并列設(shè)置。
[0046]請參閱圖7，作為一種可實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室71、感應(yīng)線圈72、線圈固定裝置73、托盤74、以及自轉(zhuǎn)連接裝置75。
[0047]其中，線圈固定裝置73用于固定感應(yīng)線圈72,感應(yīng)線圈72呈環(huán)形纏繞在線圈固定裝置73上，線圈固定裝置73可以是例如圓筒狀的形狀并環(huán)繞在反應(yīng)腔室71之外，線圈固定裝置73的直徑dl大于反應(yīng)腔室71的直徑d2，并且線圈固定裝置73的中心軸偏離反應(yīng)腔室71的中心軸。在反應(yīng)腔室71中，托盤74與反應(yīng)腔室71同心設(shè)置，自轉(zhuǎn)連接裝置75位于托盤74下方，且與托盤74的中心相連接，該自轉(zhuǎn)連接裝置75用于支撐托盤74并且能夠在驅(qū)動力的驅(qū)動下帶動托盤74以預(yù)定速度進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
[0048]通過上述設(shè)置，由于托盤74和反應(yīng)腔室71同心設(shè)置，感應(yīng)線圈72與反應(yīng)腔室71偏心設(shè)置，在工藝過程中，當(dāng)反應(yīng)腔室71中的托盤74圍繞其中心軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)時，托盤74的不同位置能夠交替通過反應(yīng)腔室中磁場的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)使托盤74上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，從而使得整個托盤74上的襯底的受熱更加均勻。其中，托盤74的邊緣區(qū)域在旋轉(zhuǎn)中交替經(jīng)過磁力線最稀疏區(qū)域和最密集區(qū)域，而托盤74的中心區(qū)域則處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域，這樣由于磁力線疏密變化引起的托盤74的表面溫差就會大幅度降低，使得托盤74的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜的生長提供更均勻的生長溫度，提高了襯底上外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提聞廣品的良品率。
[0049]請參閱圖8，作為另一種可實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室81、感應(yīng)線圈、線圈固定裝置83、托盤、以及驅(qū)動裝置。其中，感應(yīng)線圈、托盤以及驅(qū)動裝置在圖中未示出。
[0050]其中，線圈固定裝置83用于固定感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在線圈固定裝置83上，線圈固定裝置83可以是例如圓筒狀的形狀并環(huán)繞在反應(yīng)腔室81之外，線圈固定裝置83的直徑大于反應(yīng)腔室81的直徑，并且線圈固定裝置83的中心軸偏離反應(yīng)腔室81的中心軸。在反應(yīng)腔室81中，托盤可以采用反應(yīng)腔室81所能允許的最大直徑，并且托盤與反應(yīng)腔室81同心設(shè)置。
[0051]線圈固定裝置83能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第一預(yù)定路徑以預(yù)定速度進(jìn)行運(yùn)動。具體的，第一預(yù)定路徑可以是直線型、或圓形，或者其他能夠使得線圈固定裝置83在運(yùn)動中與反應(yīng)腔室81的中心軸相對位置發(fā)生變化的形狀。
[0052]如圖8所示，以 第一預(yù)定路徑是圓形為例進(jìn)行了說明。其中，線圈固定裝置83可以通過線圈底座85和驅(qū)動裝置連接，具體的，線圈底座85的可以通過輻射狀的固定桿(圖中沒有示出)與線圈固定裝置83固定連接，線圈底座85還能夠滑動連接到移動滑軌86，移動滑軌86沿第一預(yù)定路徑進(jìn)行設(shè)置。從而使得線圈固定裝置83能夠在驅(qū)動裝置的帶動下沿移動滑軌86以預(yù)定速度進(jìn)行運(yùn)動。本示例中采用線圈底座帶動線圈固定裝置在移動滑軌上進(jìn)行移動的方式使感應(yīng)線圈進(jìn)行運(yùn)動，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其它的方式使得感應(yīng)線圈進(jìn)行運(yùn)動。
[0053]通過上述設(shè)置，在線圈固定裝置83沿第一預(yù)定路徑進(jìn)行運(yùn)動的過程中，當(dāng)線圈固定裝置83的左側(cè)邊緣最接近反應(yīng)腔室81的外壁時，托盤上左側(cè)邊緣區(qū)域位于磁力線最密集區(qū)域，托盤上右側(cè)邊緣區(qū)域位于磁力線最稀疏區(qū)域；當(dāng)線圈固定裝置83的右側(cè)邊緣最接近反應(yīng)腔室81的外壁時，托盤上左側(cè)邊緣區(qū)域位于磁力線最稀疏區(qū)域，托盤上右側(cè)邊緣區(qū)域位于磁力線最密集區(qū)域。因此，使得托盤的邊緣區(qū)域在旋轉(zhuǎn)中交替經(jīng)過磁力線最稀疏區(qū)域和最密集區(qū)域，而托盤的中心區(qū)域則處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域，這樣由于磁力線疏密變化引起的托盤的表面溫差就會大幅度降低，使得托盤的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜的生長提供更好的生長溫度環(huán)境，提高了襯底上生長的外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提聞廣品的良品率。[0054]上述實(shí)施例可以適用于圖1所示的大托盤方式，也適用于圖2所示的多盤垂直排列的盒式方式。另外，上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是不需要改變現(xiàn)有反應(yīng)腔室內(nèi)的結(jié)構(gòu)，只需對感應(yīng)線圈的設(shè)置進(jìn)行改進(jìn)即可，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)起來較為方便。
[0055]請參閱圖9，作為另一種可實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室91、感應(yīng)線圈92、托盤94、以及驅(qū)動裝置。
[0056]其中，感應(yīng)線圈92環(huán)形纏繞在反應(yīng)腔室91的外壁上，該感應(yīng)線圈92用于在工藝工程中產(chǎn)生交變磁場。在反應(yīng)腔室91的內(nèi)部擺放有托盤94，托盤94的中心偏離反應(yīng)腔室91的中心，由于反應(yīng)腔室91和感應(yīng)線圈92同心設(shè)置，因此托盤94的中心也偏離感應(yīng)線圈92產(chǎn)生的磁場的中心。托盤能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第二預(yù)定路徑運(yùn)動。具體的，托盤94通過移動連接裝置96與驅(qū)動裝置相連接。移動連接裝置96的上端連接在托盤的下方且與托盤94的中心相連接，移動連接裝置96的下端與移動滑軌97滑動連接，移動滑軌97沿第二預(yù)定路徑進(jìn)行設(shè)置。移動連接裝置96可用于支撐托盤94并且能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下帶動托盤94沿移動滑軌97進(jìn)行運(yùn)動。下面對移動滑軌97的具體設(shè)置進(jìn)行說明。[0057]具體地，請參閱圖10A，其示出了一種移動滑軌97的設(shè)置方式的示意圖。如圖1OA所示，當(dāng)?shù)诙A(yù)定路徑為中心位于反應(yīng)腔室的中心軸上的正方形路徑時，相應(yīng)地可以將移動滑軌97設(shè)置為正方形的軌道，托盤94可以沿軌道移動。對于托盤94上的邊緣區(qū)域al，在托盤94移動的過程中，邊緣區(qū)域al將交替經(jīng)過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，而對于托盤94的中心區(qū)域bl，始終處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域。這樣由于磁力線疏密引起的托盤94的表面溫差就會大幅度降低，使得托盤的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜的生長提供更好的生長溫度環(huán)境，提高了襯底上生長的外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提高產(chǎn)品的良品率。在圖9A示出的設(shè)置中，為了提高生產(chǎn)效率，可以設(shè)置多個托盤94，例如在移動滑軌97相對的兩條邊上分別設(shè)置一個托盤94。對于多盤垂直排列的盒式方式，在一排垂直排列的托盤中，各個托盤之間可以采用連接裝置進(jìn)行連接，并且將最下端的托盤連接到移動滑軌上，從而在工藝過程中沿移動滑軌整體移動。
[0058]請參閱圖10B，示出了另一種移動滑軌97的設(shè)置方式的示意圖。其中，當(dāng)?shù)诙A(yù)定路徑為沿反應(yīng)腔室的水平徑向方向的路徑時，相應(yīng)地可以將移動滑軌97設(shè)置為直線型的軌道，托盤94可以沿軌道移動。對于托盤94上下側(cè)的邊緣區(qū)域al，始終處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域。對于托盤94上的左右側(cè)的邊緣區(qū)域bl，在托盤94移動的過程中，邊緣區(qū)域bl將交替經(jīng)過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，因此邊緣區(qū)域al和邊緣區(qū)域bl的加熱溫度較為均衡。對于托盤94的中心區(qū)域Cl和左右側(cè)邊緣區(qū)域bl，在托盤94的移動過程中，部分位置上Cl的加熱速度將高于bl，部分位置上Cl的加熱速度低于bl，總體來說bl和Cl之間的溫差得到了改善，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，對托盤上的溫差起到了改善作用。因此，通過本實(shí)施例的設(shè)置，可以降低由于磁力線疏密引起的托盤94的表面溫差，使得托盤的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜的生長提供更好的生長溫度環(huán)境，提聞了襯底上生長的外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提聞廣品的良品率。
[0059]基于與上述設(shè)備實(shí)施例相同或者相似的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種MOCVD加熱方法，應(yīng)用于感應(yīng)式加熱的MOCVD設(shè)備中，其中，在工藝過程中，反應(yīng)腔室中的托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域。[0060]反應(yīng)腔室中的托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動的具體定義可參見上述裝置實(shí)施例中的解釋。
[0061]反應(yīng)腔室中的托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動具體實(shí)現(xiàn)可以采用如下方式:設(shè)置托盤的中心偏離磁場的中心軸，并且托盤以托盤的中心為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。為了使得托盤的中心偏離磁場的中心軸，可以采用兩種方式。其一，感應(yīng)線圈設(shè)置為纏繞在所述反應(yīng)腔室的外側(cè)，且所述托盤的中心偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸；其二，感應(yīng)線圈設(shè)置為其中心軸偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸，且所述托盤的中心位于所述反應(yīng)腔室的中心軸。上述兩種方式都可以達(dá)到使得托盤的中心偏離磁場的中心軸的目的。
[0062]通過這樣的設(shè)置，在工藝過程中隨著托盤的旋轉(zhuǎn)，托盤的外圍在旋轉(zhuǎn)中交替經(jīng)過磁力線最稀疏區(qū)域和最密集區(qū)域，而托盤的中心則處于磁力線分布較為均勻的區(qū)域，這樣由于磁力線疏密變化引起的托盤的表面溫差就會大幅度降低，使得托盤的加熱溫度更加均勻，從而為襯底上薄膜 的生長提供更好的生長溫度環(huán)境，提高了襯底上生長的外延片的質(zhì)量，進(jìn)而提聞廣品的良品率。
[0063]除了上述方式，還用采用其它方式使得托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動。例如，托盤保持靜止，通過線圈的運(yùn)動使得托盤與磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動。具體的，設(shè)置所述線圈纏繞的直徑大于所述反應(yīng)腔室的直徑，并且托盤的中心偏離反應(yīng)腔室的中心軸。托盤與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動具體為:感應(yīng)線圈在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第一預(yù)定路徑以預(yù)定速度運(yùn)動，以使感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場進(jìn)行運(yùn)動。
[0064]另外，在現(xiàn)有的線圈設(shè)置方式下，可以通過托盤的其他運(yùn)動方式的設(shè)置來使得托盤與磁場之間存在相對運(yùn)動。具體的，磁場由環(huán)形纏繞在反應(yīng)腔室外壁上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生，設(shè)置托盤的直徑小于反應(yīng)腔室的直徑，托盤與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動具體為:托盤在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第二預(yù)定路徑運(yùn)動。其中，第二預(yù)定路徑可以是沿反應(yīng)腔室的水平徑向方向的路徑，或這第二預(yù)定路徑可以是中心位于反應(yīng)腔室的中心軸上的正方形路徑。
[0065]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例提供的MOCVD加熱方法中，托盤與磁場之間存在相對運(yùn)動，以使所述托盤上的襯底交替通過磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域，對于整個工藝過程，托盤上不同區(qū)域的加熱溫度更加均勻，因此改善了托盤上制作的襯底的質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸襯底的加工。
[0066]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種MOCVD設(shè)備，所述MOCVD設(shè)備包括:反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈和托盤，所述感應(yīng)線圈位于所述反應(yīng)腔室的外部，所述托盤位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部；其特征在于，其中 所述感應(yīng)線圈，用于產(chǎn)生磁場并通過所述磁場對所述托盤進(jìn)行加熱； 所述托盤，用于擺放襯底并且與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述襯底交替通過所述磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和磁力線密集區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述托盤的中心軸偏離所述磁場的中心軸。
3.如權(quán)利要求2所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述反應(yīng)腔室外側(cè)； 所述MOCVD設(shè)備還包括位于所述托盤下方并支撐所述托盤的自轉(zhuǎn)連接裝置，所述自轉(zhuǎn)連接裝置用于帶動所述托盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中，所述托盤的旋轉(zhuǎn)中心軸偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸。
4.如權(quán)利要求2所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述MOCVD設(shè)備還包括環(huán)繞在所述反應(yīng)腔室之外、用于固定所述感應(yīng)線圈的線圈固定裝置，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述線圈固定裝置上，所述線圈固定裝置的直徑大于所述反應(yīng)腔室的直徑，且所述線圈固定裝置的中心軸偏離所述反應(yīng)腔室的中心軸。
5.如權(quán)利要求4所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述MOCVD設(shè)備還包括位于所述托盤下方并支撐所述托盤的自轉(zhuǎn)連接裝置；所述自轉(zhuǎn)連接裝置用于帶動所述托盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述線圈固定裝置能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第一預(yù)定路徑進(jìn)行運(yùn)動。
7.如權(quán)利要求6所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，還包括線圈底座和移動滑軌，其中，所述移動滑軌沿所述第一預(yù)定路徑設(shè)置；所述線圈底座的上端連接所述線圈固定裝置、下端滑動連接到所述移動滑軌，所述線圈底座還與驅(qū)動裝置連接，并能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下帶動所述線圈固定裝置沿所述移動滑軌進(jìn)行運(yùn)動。
8.如權(quán)利要求1所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng)線圈環(huán)形纏繞在所述反應(yīng)腔室的外壁上，所述托盤能夠在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿第二預(yù)定路徑運(yùn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于， 所述第二預(yù)定路徑為沿所述反應(yīng)腔室的水平徑向方向的路徑，或 所述第二預(yù)定路徑為中心位于反應(yīng)腔室的中心軸上的正方形路徑。
10.如權(quán)利要求9所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，還包括移動連接裝置和移動滑軌，所述移動滑軌沿所述第二預(yù)定路徑設(shè)置，所述移動連接裝置的上端連接在所述托盤的下方并且其下端連接在所述移動滑軌上，以用于支撐所述托盤并在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下帶動所述托盤沿所述移動滑軌進(jìn)行運(yùn)動。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，所述托盤的數(shù)量為多個，所述托盤按照一列豎直層疊的方式排列或者按照多列豎直層疊的方式排列。
12.—種MOCVD加熱方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于MOCVD設(shè)備，所述MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室、感應(yīng)線圈和托盤，所述感應(yīng)線圈位于所述反應(yīng)腔室的外部，所述托盤位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部，所述托盤用于擺放襯底； 所述方法包括:所述感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場并通過所述磁場對所述托盤進(jìn)行加熱； 在加熱過程中，所述托盤與所述磁場之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以使所述襯底交替通過所述磁場中的磁力線稀疏區(qū)域和 磁力線密集區(qū)域。
【文檔編號】C30B25/10GK103628040SQ201210310166
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】張慧 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司