反應(yīng)腔和mocvd設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔包括托盤裝置、支撐骨架和傳導(dǎo)單元，其中：所述托盤裝置，包括多個(gè)小托盤和沿所述反應(yīng)腔的高度方向設(shè)置的多層大托盤，每層所述大托盤在周向上都設(shè)置有多個(gè)所述小托盤；所述支撐骨架與所述大托盤同軸設(shè)置；所述傳導(dǎo)單元設(shè)置在所述支撐骨架與所述小托盤之間；當(dāng)所述支撐骨架或所述托盤裝置繞所述反應(yīng)腔的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用所述傳導(dǎo)單元帶動(dòng)所述小托盤在所述大托盤的徑向上環(huán)繞所述小托盤自身的軸線按照預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還提供一種包括所述反應(yīng)腔的MOCVD設(shè)備。所述反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了包括所述反應(yīng)腔的MOCVD設(shè)備的總體成本。
【專利說明】反應(yīng)腔和MOCVD設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種反應(yīng)腔和一種包括該反應(yīng)腔的MOCVD設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]氣相外延生長(zhǎng)方法(VPE)包括氫化物氣相外延技術(shù)(HVPE)和金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積方法(MOCVD)等。氣相外延技術(shù)主要是利用III族、II族元素的有機(jī)化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長(zhǎng)源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)各種II1-V族、I1-VI族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，可用于制備高性能的化合物半導(dǎo)體單晶薄片。氣相外延生長(zhǎng)可用于外延薄膜特別是高質(zhì)量的外延薄膜的生長(zhǎng)，但對(duì)襯底材料本身的溫度均勻性、反應(yīng)氣體濃度分布狀況、襯底上方反應(yīng)場(chǎng)的均勻性等都有著極高的要求，這些均勻性也直接決定生長(zhǎng)出的外延片的質(zhì)量好壞。
[0003]如上所述，加熱的均勻性將影響外延均勻性。目前主要使用的加熱方法包括熱傳遞方法和感應(yīng)加熱方法。對(duì)于熱傳遞方法，一種方式是將襯底材料放置于托盤上，托盤置于基座上，加熱部件如電阻絲在基座底部加熱并通過石墨材料的托盤的熱傳導(dǎo)效應(yīng)來加熱襯底材料，同時(shí)利用多區(qū)電阻絲加熱技術(shù)，可以保證基座的溫度均勻性，進(jìn)而改善襯底生長(zhǎng)溫度的穩(wěn)定和均勻；其它的方式包括部分采用加熱反應(yīng)腔室四周外壁，然后通過熱輻射加熱襯底材料。熱傳遞方法加熱速度較慢，控制過程復(fù)雜，熱傳導(dǎo)過程中熱量除了往襯底表面?zhèn)鲗?dǎo)外，還會(huì)往其他方向傳導(dǎo)，熱量利用效率低，并且對(duì)反應(yīng)腔室水冷的設(shè)計(jì)要求較高。對(duì)于感應(yīng)加熱方法，該方法可以將線圈置于襯底下部或置于托盤四周。線圈在通高頻電流后，托盤和襯底表面將會(huì)出現(xiàn)感生渦流，從而被迅速加熱。這種感應(yīng)加熱方法加熱速度顯著提升，但是，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在托盤中心和邊緣分布不均勻，將造成托盤的加熱不均勻，進(jìn)而影響托盤上的襯底的加熱均勻性。
[0004]另外一個(gè)影響外延均勻性的因素是氣體的濃度分布。目前的進(jìn)氣技術(shù)主要有噴淋頭技術(shù)和中央進(jìn)氣技術(shù)。另外，對(duì)于小產(chǎn)量的2至8片機(jī)器，直接從托盤或機(jī)臺(tái)的一側(cè)吹至另一側(cè)。在這些技術(shù)中，不可避免的就是氣體進(jìn)入腔室之后，在輸運(yùn)過程中，隨著內(nèi)部溫度的提升，氣體相互之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)。這將導(dǎo)致襯底表面近氣體入口端和遠(yuǎn)氣體入口端的反應(yīng)氣體濃度不同，從而影響襯底上部的反應(yīng)場(chǎng)均勻性，進(jìn)而導(dǎo)致外延片生長(zhǎng)不均勻，同時(shí)外延片生長(zhǎng)的不均勻?qū)⒓觿≡诤罄m(xù)外延生長(zhǎng)過程中襯底表面出現(xiàn)的裂紋分布、位錯(cuò)密度等缺陷，最終嚴(yán)重地影響生長(zhǎng)質(zhì)量。
[0005]加熱的均勻性和氣體的濃度分布的均勻性將共同影響反應(yīng)腔室內(nèi)的反應(yīng)場(chǎng)分布的均勻性，進(jìn)而影響外延均勻性和質(zhì)量。
[0006]為了改善受到上述因素影響的外延生長(zhǎng)的均勻性，出現(xiàn)了很多改進(jìn)措施，比如說Veeco公司和Thomas Swan公司的進(jìn)氣系統(tǒng)的噴淋頭設(shè)計(jì)和托盤高速旋轉(zhuǎn)的解決方法,再比如Axitixm公司采用的中央分層進(jìn)氣系統(tǒng)和氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)。然而，這些技術(shù)都對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)精度和加工要求很高，同時(shí)設(shè)備的安裝維護(hù)困難。
[0007]以Axitron公司的氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)為例，該公司針對(duì)反應(yīng)腔室采用了中央分層進(jìn)氣系統(tǒng)和氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)。請(qǐng)參閱圖1，其示出了氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)的示意圖，其中，大托盤上設(shè)置有多個(gè)小托盤，工藝過程中，在大托盤帶動(dòng)小托盤進(jìn)行公轉(zhuǎn)的同時(shí)，小托盤還可以進(jìn)行自轉(zhuǎn)。其中，大托盤和小托盤均采用氣體懸浮旋轉(zhuǎn)，通過氣墊的設(shè)計(jì)以及氣路結(jié)構(gòu)，使得大托盤上的小托盤產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。
[0008]然而，Axitron公司的上述反應(yīng)腔室中采用了電阻多區(qū)控溫方法，除加熱程序復(fù)雜夕卜，升溫速度慢，設(shè)備產(chǎn)能較低也是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。另外，行星式旋轉(zhuǎn)方法雖然能滿足外延工藝的要求，但為實(shí)現(xiàn)行星式腔室的旋轉(zhuǎn)所采用的氣墊結(jié)構(gòu)則必須設(shè)計(jì)成復(fù)雜的氣路結(jié)構(gòu)，并且在旋轉(zhuǎn)過程中必須考慮到腔室內(nèi)部復(fù)雜的流體變化。氣墊進(jìn)氣口的設(shè)計(jì)、加工安裝、設(shè)備維護(hù)使用都非常復(fù)雜。
[0009]因此，如何在滿足外延工藝要求的同時(shí)降低MOCVD設(shè)備的成本成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)腔和一種包括該反應(yīng)腔的MOCVD設(shè)備，該MOCVD在可以滿足外延工藝要求的同時(shí)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，成本較低。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種反應(yīng)腔，其中，該反應(yīng)腔包括托盤裝置、支撐骨架和傳導(dǎo)單元，其中:
[0012]所述托盤裝置，包括多個(gè)小托盤和沿所述反應(yīng)腔的高度方向設(shè)置的多層大托盤，每層所述大托盤在周向上都設(shè)置有多個(gè)小托盤；
[0013]所述支撐骨架與所述大托盤同軸設(shè)置；
[0014]所述傳導(dǎo)單元設(shè)置在所述支撐骨架與所述小托盤之間；
[0015]當(dāng)所述支撐骨架或所述托盤裝置繞所述反應(yīng)腔的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用所述傳導(dǎo)單元帶動(dòng)所述小托盤環(huán)繞所述小托盤自身的軸線按照預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)。
[0016]優(yōu)選地，所述大托盤上設(shè)置有用于容置多個(gè)所述小托盤的多個(gè)限位孔。
[0017]優(yōu)選地，在每層所述大托盤中，多個(gè)所述限位孔均勻地分布在同一圓周上，且該圓周的圓心位于所述反應(yīng)腔的縱向軸線上。
[0018]優(yōu)選地，所述支撐骨架包括與多個(gè)所述大托盤一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)支撐盤和將該多個(gè)支撐盤串連的支撐件，每個(gè)所述大托盤都包括具有限位孔的承載部和支撐部，所述限位孔設(shè)置在所述承載部上，所述支撐部設(shè)置在所述承載部的下端面上，且每個(gè)所述大托盤上的所述承載部和與該大托盤相對(duì)應(yīng)的支撐盤可滑動(dòng)地連接。
[0019]優(yōu)選地，所述支撐骨架包括旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述支撐骨架的底部，并且所述旋轉(zhuǎn)軸與所述反應(yīng)腔同軸設(shè)置。
[0020]優(yōu)選地，所述傳導(dǎo)單元包括設(shè)置在所述支撐盤上的多條滑動(dòng)凹槽、貫穿所述支撐盤厚度方向的第一通孔和固定設(shè)置在所述小托盤的下端面上的多個(gè)引導(dǎo)件，所述多條滑動(dòng)凹槽環(huán)繞所述第一通孔均勻分布，多個(gè)所述引導(dǎo)件均勻地分布在所述小托盤的下端面上的同一圓周上，且每條所述滑動(dòng)凹槽都延伸至所述第一通孔的邊緣，當(dāng)所述支撐骨架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述小托盤上的多個(gè)所述引導(dǎo)件能夠交替地從所述滑動(dòng)凹槽與所述第一通孔的交匯處開始與所述滑動(dòng)凹槽配合，以使得所述小托盤繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]優(yōu)選地，所述滑動(dòng)凹槽為圓弧形，且每個(gè)所述支撐盤上設(shè)置的所述滑動(dòng)凹槽的數(shù)量與每個(gè)所述小托盤上設(shè)置的所述弓I導(dǎo)件的數(shù)量相同。
[0022]優(yōu)選地，每個(gè)所述大托盤的中部都設(shè)置有第二通孔。
[0023]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔，其中，該反應(yīng)腔為本發(fā)明所提供的上述反應(yīng)腔。
[0024]優(yōu)選地，所述MOCVD設(shè)備包括設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)部的中央進(jìn)氣管，該中央進(jìn)氣管上設(shè)置有多個(gè)噴氣孔，所述中央進(jìn)氣管穿過所述支撐盤上的所述第一通孔和所述大托盤上的所述第二通孔。
[0025]在本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔中，所述大托盤與所述支撐骨架同軸設(shè)置，允許本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔中設(shè)置多層大托盤，使得本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔可以同時(shí)處理多片襯底。當(dāng)支撐骨架或托盤裝置中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小托盤繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得設(shè)置在小托盤上的襯底溫度均勻，從而可以滿足外延工藝要求。并且，利用傳導(dǎo)單元帶動(dòng)小托盤繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了包括所述反應(yīng)腔的MOCVD設(shè)備的總體成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0027]圖1是現(xiàn)有的反應(yīng)腔的示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔的第一種實(shí)施方式的示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔第二種實(shí)施方式的俯視圖；
[0030]圖4是圖3中的反應(yīng)腔的立體剖視示意圖；
[0031]圖5是圖3中所示的反應(yīng)腔的小托盤的主剖視圖；
[0032]圖6是圖3中所示的反應(yīng)腔的支撐盤的俯視圖；
[0033]圖7a和圖7b是本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔的一層支撐盤及小托盤的運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖；
[0034]圖8是圖3中所示的反應(yīng)腔的大托盤的俯視圖；
[0035]圖9是展示大托盤與支撐盤的連接關(guān)系的示意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明所提供的MOCVD的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]附圖標(biāo)記說明
[0038]100:反應(yīng)腔110:托盤裝置
[0039]111:小托盤112:大托盤
[0040]120:支撐骨架121:支撐盤
[0041]122:支撐件123:旋轉(zhuǎn)軸
[0042]130:傳導(dǎo)單元131:滑動(dòng)凹槽
[0043]132:第一通孔133:引導(dǎo)件
[0044]200:中央進(jìn)氣管300:感應(yīng)線圈
[0045]Illa:襯底槽112a:限位孔
[0046]112b:承載部112c:支撐部
[0047]112d:第二通孔

【具體實(shí)施方式】
[0048]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0049]如圖2至圖4所示，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種反應(yīng)腔100，其中，該反應(yīng)腔100包括托盤裝置110、支撐骨架120和傳導(dǎo)單元130，其中:
[0050]托盤裝置110包括多個(gè)小托盤111和沿反應(yīng)腔100的高度方向設(shè)置的多層大托盤112，每層大托盤112在周向上都設(shè)置有多個(gè)小托盤111 ;大托盤112與支撐骨架120同軸設(shè)置；傳導(dǎo)單元130設(shè)置在支撐骨架120與小托盤111之間；當(dāng)支撐骨架120或托盤裝置110繞反應(yīng)腔100的縱向軸線L轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用傳導(dǎo)單元130帶動(dòng)小托盤111在大托盤112的徑向上環(huán)繞該小托盤111自身的軸線按照預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)。
[0051]應(yīng)當(dāng)理解的是，小托盤111用于承載襯底，支撐骨架120用于支撐托盤裝置110，每層大托盤112上的小托盤111和支撐骨架120之間都設(shè)置有傳導(dǎo)單元130?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)需要(例如，需要在沉底上沉積的薄膜的厚度、薄膜的沉積速度等)人為地設(shè)定所述預(yù)定速度。
[0052]在利用本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔進(jìn)行金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積工藝時(shí)，通常利用環(huán)繞反應(yīng)腔100的感應(yīng)線圈對(duì)反應(yīng)腔100進(jìn)行加熱。因此，在反應(yīng)腔100中，同一圓周上的溫度是幾乎是相等的，而半徑不同的圓周上的溫度是不相同的。在利用反應(yīng)腔100進(jìn)行金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積工藝時(shí)，小托盤111繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使得小托盤111上的襯底交替地進(jìn)入不同的溫度區(qū)域，從而使所述襯底的受熱更加均勻，進(jìn)而滿足金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積工藝的需求。
[0053]在本發(fā)明中，由于支撐骨架120和托盤裝置110同軸設(shè)置，因此，反應(yīng)腔100的縱向軸線L即為支撐骨架120與托盤裝置110的縱向軸線。將支撐骨架120和托盤裝置110同軸設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使得托盤裝置110的多層大托盤112同時(shí)相對(duì)于支撐骨架120轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0054]并且，這種利用設(shè)置在每層的大托盤112上的小托盤111和支撐骨架120之間的傳導(dǎo)單元130使小托盤111發(fā)生自轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，從而可以簡(jiǎn)化本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔100的總體結(jié)構(gòu)，降低反應(yīng)腔100的成本。
[0055]在本發(fā)明中，對(duì)小托盤111如何設(shè)置在大托盤112上并沒有特殊的限制，只要使得小托盤111可以在傳導(dǎo)單元130的帶動(dòng)下繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)即可。通常，可以在大托盤112上設(shè)置用于容置多個(gè)小托盤111的限位孔112a，小托盤111可以在限位孔112a中旋轉(zhuǎn)。為了便于設(shè)置并且使小托盤111上的襯底處于相同的反應(yīng)條件(即，反應(yīng)溫度)中，優(yōu)選地，在每層大托盤112中，多個(gè)限位孔112a均勻地分布在同一圓周上，且該圓周的圓心位于反應(yīng)腔100的縱向軸線L上。
[0056]為了提高金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積工藝的生產(chǎn)效率，可以將反應(yīng)腔100設(shè)置為每個(gè)小托盤111上均可以承載多個(gè)襯底。如圖4和圖5所示，可以在每個(gè)小托盤111上都設(shè)置多個(gè)襯底槽111a。在本發(fā)明所提供的實(shí)施方式中，每個(gè)小托盤111上都設(shè)置有兩個(gè)襯底槽Illa (如圖5所示)，但是，本發(fā)明并不限于此。
[0057]在本發(fā)明中，對(duì)支撐骨架120的具體結(jié)構(gòu)也沒有限制，只要可以支撐多層大托盤112即可。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，如圖4所示，支撐骨架120可以包括與多個(gè)大托盤112——對(duì)應(yīng)的多個(gè)支撐盤121和將該多個(gè)支撐盤121串連的支撐件122，且每個(gè)大托盤112上和與該大托盤112相對(duì)應(yīng)的支撐盤121可滑動(dòng)地連接。
[0058]將大托盤112設(shè)置為與支撐盤121可滑動(dòng)地連接的目的在于，當(dāng)支撐骨架120繞軸線L旋轉(zhuǎn)時(shí)，大托盤112不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘撸?dāng)大托盤112繞軸線L旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐骨架120不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。將反應(yīng)腔100設(shè)置為大托盤112和支撐骨架120中的一個(gè)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)靜止不轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)在于，既可以確保小托盤111繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，又可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。具體地講，在這種情況下，只需要將支撐骨架120和大托盤112中的一者與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸相連即可，無需其他的傳動(dòng)裝置。
[0059]在本發(fā)明中，為了便于設(shè)置并使反應(yīng)腔100的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，優(yōu)選地，如圖4所示，可以將支撐骨架120設(shè)置為包括旋轉(zhuǎn)軸123，該旋轉(zhuǎn)軸與反應(yīng)腔100同軸設(shè)置。即，旋轉(zhuǎn)軸123的縱向軸線為反應(yīng)腔100的縱向軸線L。將旋轉(zhuǎn)軸123與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸相連，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸123旋轉(zhuǎn)，從而使得支撐骨架120繞反應(yīng)腔100的縱向軸線L轉(zhuǎn)動(dòng)，傳導(dǎo)單元130將支撐骨架120的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給小托盤111，使小托盤111繞自身軸線自轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在支撐骨架120旋轉(zhuǎn)時(shí)，托盤裝置110是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。
[0060]如圖4中所示，通常，可以將旋轉(zhuǎn)軸123設(shè)置在支撐骨架120的底部，并且通過連接板與支撐件122相連。
[0061]為了實(shí)現(xiàn)大托盤112與支撐盤121之間的可滑動(dòng)連接，大托盤112可以具有以下結(jié)構(gòu):如圖2、圖8和圖9所示，大托盤112包括具有限位孔112a的承載部112b和支撐部112c。該支撐部112c—端與承載部112b固定連接，另一端與支撐盤121可滑動(dòng)地連接。當(dāng)支撐盤121隨支撐骨架120旋轉(zhuǎn)時(shí)，大托盤112在自身的重力作用下保持靜止，支撐部112c在支撐盤121的上端面上滑動(dòng)?；蛘?，當(dāng)大托盤112轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支撐骨架120在自身的重力作用下保持靜止，支撐部112c同樣在支撐盤121的上端面上滑動(dòng)。為了確保大托盤112與支撐盤121同軸，優(yōu)選地，可以在支撐盤121上設(shè)置與該支撐盤121同心的環(huán)形滑槽，支撐部112c插入環(huán)形滑槽內(nèi)部。
[0062]為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，支撐骨架120可以包括旋轉(zhuǎn)軸123，該旋轉(zhuǎn)軸123與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸相連。如上所述，支撐骨架120旋轉(zhuǎn)時(shí)，大托盤112在自身的重力作用下保持靜止，大托盤112的支撐部112c在支撐盤121的上端面上滑動(dòng)。
[0063]在本發(fā)明中，對(duì)傳導(dǎo)單元130的具體形式并不作限定，只要可以將支撐骨架120的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給小托盤111，并使小托盤111繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)即可。
[0064]上文中詳細(xì)介紹了支撐骨架120和托盤裝置110的具體結(jié)構(gòu)，下文中將詳細(xì)介紹傳導(dǎo)單元130的具體結(jié)構(gòu)。
[0065]作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，如圖2所示，傳導(dǎo)單元130可以包括設(shè)置在支撐骨架120上的齒圈、設(shè)置在小托盤111上的行星齒輪、連接該行星齒輪和小托盤的連接軸以及設(shè)置在大托盤112上的傳動(dòng)通孔。連接軸穿過大托盤112上的傳動(dòng)通孔，使得小托盤111和所述行星齒輪分別位于大托盤112的上下兩側(cè)。與此處，大托盤112上的傳動(dòng)通孔的直徑大于所述連接軸的直徑，以使得所述連接軸可以在大托盤112上的傳動(dòng)通孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐骨架120上的齒圈與設(shè)置在小托盤111上的行星齒輪相嚙合。在圖2中所示的結(jié)構(gòu)中，大托盤112的主要作用為用于支撐小托盤111。
[0066]利用圖2中所示的反應(yīng)腔進(jìn)行沉積工藝時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)支撐骨架120繞反應(yīng)腔100的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，大托盤112保持靜止。當(dāng)所述齒圈隨支撐骨架120繞反應(yīng)腔100的縱向軸線L轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，由于大托盤112不轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，所述連接軸在大托盤112的周向上并無位移，因此，支撐骨架120上的齒圈與所述行星齒輪嚙合時(shí)，該行星齒輪繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，該行星齒輪通過連接軸帶動(dòng)小托盤111繞自身軸線自轉(zhuǎn)。
[0067]為了簡(jiǎn)化反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)并且為了便于加工支撐盤121，優(yōu)選地，如圖6所示，傳導(dǎo)單元130可以包括設(shè)置在支撐盤121上的多條滑動(dòng)凹槽131、貫穿支撐盤121厚度方向的第一通孔132和固定設(shè)置在小托盤111的下端面上的多個(gè)引導(dǎo)件133。
[0068]具體地，多條滑動(dòng)凹槽131環(huán)繞所述第一通孔132均勻分布，多個(gè)引導(dǎo)件133均勻地分布在小托盤111的下端面的同一圓周上，且每條滑動(dòng)凹槽131都延伸至所述第一通孔132的邊緣，當(dāng)支撐骨架120轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)小托盤111上的多個(gè)引導(dǎo)件133可以交替地從滑動(dòng)凹槽131與第一通孔132的交匯處開始與滑動(dòng)凹槽131配合，以使得小托盤111繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0069]“每個(gè)小托盤111上的多個(gè)引導(dǎo)件133可以交替地從滑動(dòng)凹槽131與第一通孔132的交匯處開始與滑動(dòng)凹槽131配合”指的是，無論在任何時(shí)刻，在一個(gè)小托盤111中只有一個(gè)引導(dǎo)件133與滑動(dòng)凹槽131相配合，其余的引導(dǎo)件133則位于第一通孔132中，當(dāng)位于滑動(dòng)凹槽131中的引導(dǎo)件133沿滑動(dòng)凹槽131進(jìn)入第一通孔132中之后，與該引導(dǎo)件相鄰的另一個(gè)引導(dǎo)件133進(jìn)入滑動(dòng)凹槽131中，依次類推。由于承載小托盤111的大托盤112是固定不動(dòng)的，因此，小托盤111可以繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0070]當(dāng)一個(gè)引導(dǎo)件133到達(dá)滑動(dòng)凹槽131的一端與第一通孔132的交匯處時(shí)，與該引導(dǎo)件133相鄰的另一個(gè)引導(dǎo)件133從滑動(dòng)凹槽131與第一通孔132的另一個(gè)交匯處開始與滑動(dòng)凹槽131配合，從而確保小托盤111可以持續(xù)地繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)小托盤111上的多個(gè)引導(dǎo)件133交替地與設(shè)置在支撐盤121上的滑動(dòng)凹槽131接觸，以使小托盤111可以持續(xù)地繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0071]為了便于理解，下面將結(jié)合圖7a和圖7b來描述反應(yīng)腔100的具體操作過程。
[0072]在圖7a中，支撐盤121作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。圖7b為圖7a中的支撐盤121逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度后的狀態(tài)。支撐盤121逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)與支撐盤121上的滑動(dòng)凹槽131相配合的引導(dǎo)件133繞小托盤111的軸線逆時(shí)針滑動(dòng)，從而使得小托盤111繞自身的軸線作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0073]為了便于實(shí)現(xiàn)，滑動(dòng)凹槽131可以為圓弧形，且每個(gè)支撐盤121上設(shè)置的滑動(dòng)凹槽131的數(shù)量與每個(gè)小托盤111上設(shè)置的引導(dǎo)件133的數(shù)量相同。
[0074]在本發(fā)明中，對(duì)每個(gè)小托盤111上的引導(dǎo)件133的個(gè)數(shù)也沒有特殊限制，例如，在圖5、圖7a和圖7b中所示的【具體實(shí)施方式】中，每個(gè)小托盤111上均設(shè)置有三個(gè)引導(dǎo)件133，該三個(gè)引導(dǎo)件133在小托盤111的下端面上均勻分布。同樣地，每個(gè)支撐盤121上都設(shè)置有三條滑動(dòng)凹槽131
[0075]利用Vl表示小托盤111的自轉(zhuǎn)速度，利用V2表示支撐盤121的自轉(zhuǎn)速度，因此，多條滑動(dòng)凹槽131的總弧長(zhǎng)1^131、多個(gè)引導(dǎo)件133所在的圓周的周長(zhǎng)L133、小托盤111的自轉(zhuǎn)速度Vl和支撐盤121的自轉(zhuǎn)速度V2滿足以下關(guān)系:
[0076]V1/V2=L131/L133o
[0077]因此，通過預(yù)先設(shè)定小托盤111的自轉(zhuǎn)速度V1、支撐盤121的自轉(zhuǎn)速度V2以及多個(gè)引導(dǎo)件133在小托盤111上的圓周可以確定每條滑動(dòng)凹槽131的弧長(zhǎng)，進(jìn)而確定每條滑動(dòng)凹槽131的半徑。由于多條滑動(dòng)凹槽131環(huán)繞第一通孔132均勻分布，因此可以確定多條滑動(dòng)凹槽131的圓心的位置。
[0078]如圖8中所示，每個(gè)大托盤112的中部都設(shè)置有第二通孔112d。下文中將介紹設(shè)置第二通孔112d的具體作用，這里先不贅述。
[0079]作為本發(fā)明的另外一個(gè)方面，如圖10所示，提供一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔100，其中，該反應(yīng)腔100為本發(fā)明所提供的上述反應(yīng)腔100。
[0080]由于反應(yīng)腔100內(nèi)的小托盤111可以繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，因此設(shè)置在小托盤111上的襯底受熱均勻。并且利用通過傳導(dǎo)單元130帶動(dòng)小托盤111旋轉(zhuǎn)使得反應(yīng)腔100結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。因此，包括反應(yīng)腔100的MOCVD設(shè)備也具有上述優(yōu)點(diǎn)。
[0081 ] 為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，該MOCVD設(shè)備還可以包括設(shè)置在反應(yīng)腔100內(nèi)部的中央進(jìn)氣管200，該中央進(jìn)氣管200上設(shè)置有多個(gè)噴氣孔，中央進(jìn)氣管200穿過支撐盤121上的第一通孔132和大托盤112上的第二通孔112d。
[0082]同樣為了簡(jiǎn)化MOCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，該MOCVD設(shè)備可以包括環(huán)繞反應(yīng)腔100設(shè)置的感應(yīng)線圈300。感應(yīng)線圈300環(huán)繞反應(yīng)腔100設(shè)置可使得同一圓周上的溫度處處相坐寸ο
[0083]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0084]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
[0085]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)腔包括托盤裝置、支撐骨架和傳導(dǎo)單元，其中: 所述托盤裝置，包括沿所述反應(yīng)腔的高度方向設(shè)置的多層大托盤，每層所述大托盤在周向上都設(shè)置有多個(gè)小托盤； 所述支撐骨架與所述大托盤同軸設(shè)置； 所述傳導(dǎo)單元設(shè)置在所述支撐骨架與所述小托盤之間； 當(dāng)所述支撐骨架或所述托盤裝置繞所述反應(yīng)腔的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用所述傳導(dǎo)單元帶動(dòng)所述小托盤環(huán)繞所述小托盤自身的軸線按照預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述大托盤上設(shè)置有用于容置多個(gè)所述小托盤的多個(gè)限位孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔，其特征在于，在每層所述大托盤中，多個(gè)所述限位孔均勻地分布在同一圓周上，且該圓周的圓心位于所述反應(yīng)腔的縱向軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述支撐骨架包括與多個(gè)所述大托盤一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)支撐盤和將該多個(gè)支撐盤串連的支撐件，每個(gè)所述大托盤都包括具有限位孔的承載部和支撐部，所述限位孔設(shè)置在所述承載部上，所述支撐部設(shè)置在所述承載部的下端面上，且每個(gè)所述大托盤上的所述承載部和與該大托盤相對(duì)應(yīng)的支撐盤可滑動(dòng)地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述支撐骨架包括旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述支撐骨架的底部，并且所述旋轉(zhuǎn)軸與所述反應(yīng)腔同軸設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述傳導(dǎo)單元包括設(shè)置在所述支撐盤上的多條滑動(dòng)凹槽、貫穿所述支撐盤厚度方向的第一通孔和固定設(shè)置在所述小托盤的下端面上的多個(gè)引導(dǎo)件，所述多條滑動(dòng)凹槽環(huán)繞所述第一通孔均勻分布，多個(gè)所述引導(dǎo)件均勻地分布在所述小托盤的下端面上的同一圓周上，且每條所述滑動(dòng)凹槽都延伸至所述第一通孔的邊緣，當(dāng)所述支撐骨架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述小托盤上的多個(gè)所述引導(dǎo)件能夠交替地從所述滑動(dòng)凹槽與所述第一通孔的交匯處開始與所述滑動(dòng)凹槽配合，以使得所述小托盤繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述滑動(dòng)凹槽為圓弧形，且每個(gè)所述支撐盤上設(shè)置的所述滑動(dòng)凹槽的數(shù)量與每個(gè)所述小托盤上設(shè)置的所述引導(dǎo)件的數(shù)量相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)腔，其特征在于，每個(gè)所述大托盤的中部都設(shè)置有第二通孔。
9.一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)腔為權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，該MOCVD設(shè)備包括設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)部的中央進(jìn)氣管，該中央進(jìn)氣管上設(shè)置有多個(gè)噴氣孔，所述中央進(jìn)氣管穿過所述支撐盤上的所述第一通孔和所述大托盤上的所述第二通孔。
【文檔編號(hào)】C30B25/14GK104342751SQ201310335774
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】涂冶 申請(qǐng)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