[發明專利]金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統

有效

• 申請號: 200610118971.1
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN101191202A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 甘志銀;劉勝;羅小兵;徐天明
• 申請（專利權）人: 甘志銀
• 主分類號: C23C16/46
• 分類號: C23C16/46;C23C16/448
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 李平

技術領域

本發明涉及一種反應腔的加熱系統，特別涉及一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統。

技術背景

金屬有機物化學氣相沉積(Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition，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，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℃左右，生長速度約每小時幾百納米，位錯密度在10⁷cm^-2以下。它不同于液相外延技術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、TMAl、二茂鎂)與V族氫化物(AsH₃、PH₃、NH₃)在反應室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。特點是設備反應管壁的溫度遠遠低于內部加熱的襯底溫度，使得熱管壁反應消耗降低。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、穩定性好、重復性好、工藝靈活、能規模化量產等特點，已經成為業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化價值。

反應腔體是整個MOCVD設備最核心的部分，決定了整個設備的性能。而腔體加熱系統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。

由上述的背景可知，尋找一種加熱均勻，并且能夠快速升溫和快速降溫的MOCVD加熱系統是十分有必要的，因為它直接關系著外延沉積的質量。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術的問題提供一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統。本發明主要包括：反應氣體A進氣管道(1)，反應氣體B進氣管道(2)，反應氣體A預加熱石墨圓片(13)，石墨舟(11)，基座(4)，石英罩(9)，高頻感應加熱器(10)，石英罩(9)中心的通氣管(8)，冷卻介質排氣管(6)，反應室(5)，其特征在于所述反應氣體A進氣管道(1)、氣體B進氣管道(2)設置于加熱系統頂部，反應氣體B進氣管道末端設有緩沖腔(12)、緩沖腔(12)的底部設有噴淋口(3)，噴淋口(3)的下方為基座(4)，基座(4)采用高溫時低熱導率的材料氮化硼、熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。噴淋口(3)與基座(4)之間形成一個反應室(5)，基座(4)的內層為石英罩(9)，石英罩(9)采用高溫時低導熱率的材料氮化硼、熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。石英罩(9)與基座(4)之間形成一個空腔，空腔通過石英罩的中心管(8)和排氣管(6)與外界冷卻源連接，空腔中通入冷卻介質，從而形成一個冷卻通道，冷卻介質從基座(4)下方流過，從而實現快速降溫。石英罩內裝有高頻感應加熱器(10)，石墨舟(11)和采用高熱導率耐高溫的材料制成的反應氣體A預加熱石墨圓片(13)直接嵌套在基座(4)上，石墨圓片(13)設于氣體A的出口處，對氣體A進行預裂解。

本發明的優點是采用高頻感應加熱器加熱的方式及基座和石英罩組成的雙層結構，從而實現對石墨舟和石墨圓片的快速而均勻地加熱，有效提高反應氣體的利用效率，同時也避免預反應的發生。空腔中通入冷卻介質，從而實現快速升溫與快速降溫。提高了外延沉積的質量。

附圖說明

圖1本發明的結構示意圖。

1反應氣體A進氣管道、2反應氣體B進氣管道、3噴淋口、4基座、5反應室、6冷卻介質排氣管、7反應室氣體排氣管、8冷卻氣體進氣管、9石英罩、10高頻感應加熱器、11石墨舟、12緩沖腔、13反應氣體A預加熱石墨圓片

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明的實施例：參見圖1