[實(shí)用新型]一種化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器及反應(yīng)腔

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820133387.8
• 申請(qǐng)日: 2008-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN201313935Y
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李剛
• 主分類號(hào): C23C16/46
• 分類號(hào): C23C16/46;C23C16/458
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 林儉良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及一種用于化學(xué)氣相淀積的加熱裝置和一種與所述加熱裝置相配套的襯底載盤，進(jìn)一步是指所述加熱裝置由若干單獨(dú)測(cè)控的扇形加熱單元組成，在所述扇形加熱單元之間可以放置襯底載盤支撐或反應(yīng)腔頂蓋支撐。使用該加熱裝置和襯底載盤可以簡(jiǎn)化大型化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，降低制造和使用大型化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器的成本。該加熱裝置適用于加熱大直徑環(huán)形或圓形或由若干扇形單元組成的環(huán)形或圓形襯底載盤等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

化學(xué)氣相淀積通常需要在高溫下分解氣態(tài)反應(yīng)劑。襯底表面的溫度均勻性，可控性和準(zhǔn)確性直接影響化學(xué)氣相淀積材料的均勻性，結(jié)構(gòu)，組成，及其光電特性等。為了提升質(zhì)量和降低成本，化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，方法不斷改進(jìn)，反應(yīng)腔的尺寸也不斷擴(kuò)大，對(duì)襯底表面的溫度均勻性，可控性和準(zhǔn)確性提出了越來越高的要求。

一種常用的化學(xué)氣相淀積加熱裝置和相配套的襯底載盤如圖1a所示，主要包括襯底載盤106a，電阻加熱裝置126a，反應(yīng)器底盤113a，以及襯底載盤支撐140a。使用時(shí)，所述電阻加熱裝置126a通過熱輻射加熱襯底載盤106a到設(shè)定的溫度。

為了獲得均勻的溫度分布，電阻加熱裝置126a通常由外中內(nèi)幾組環(huán)狀加熱區(qū)相套組成，特別是外加熱區(qū)，由于沿徑向向外方向的散熱較強(qiáng)，使得外加熱區(qū)相對(duì)應(yīng)的電阻絲溫度可達(dá)到1500℃～1600℃，大大縮短了外加熱區(qū)電阻絲的壽命。在不同的化學(xué)氣相淀積溫度下，由于外中內(nèi)環(huán)形加熱區(qū)之間的相互干擾，使得三者間很難達(dá)到合理的功率匹配，在襯底載盤106a表面難以形成均勻的溫度分布，達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)間較長(zhǎng)。隨著反應(yīng)腔尺寸和襯底載盤106a直徑的不斷增加，所述電阻加熱裝置126a的功耗不同增加，使得對(duì)加熱過程的控制越來越困難，制造和使用單一加熱裝置的成本也越來越高。

另一種常用的化學(xué)氣相淀積加熱裝置和相配套的襯底載盤如圖1b所示，主要包括襯底載盤106b，射頻加熱裝置126b，反應(yīng)器底盤113b，以及襯底載盤支撐140b。使用時(shí)，所述射頻加熱裝置126b通過將射頻耦合到襯底載盤106b，由襯底載盤106b自身發(fā)熱加熱襯底載盤106b到設(shè)定的溫度。

射頻耦合的加熱效率比電阻加熱效率低約50％，直徑約500mm的襯底載盤所消耗的射頻功率已超過150KW。為了使射頻耦合加熱的襯底載盤106b有比較均勻的溫度分布，襯底載盤106b必須有一定的厚度。隨著反應(yīng)腔尺寸和襯底載盤106b直徑的不斷增加，襯底載盤106b的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，制造和使用成本也越來越高，通過單一射頻加熱裝置126b己難以滿足大尺寸襯底載盤106b的加熱和控溫需求。

很顯然，通過單一加熱裝置無論是熱輻射加熱還是射頻耦合加熱大尺寸襯底載盤均存在本質(zhì)性的缺陷，特別是當(dāng)反應(yīng)腔尺寸和襯底載盤直徑繼續(xù)增加時(shí)，低效率的射頻耦合加熱裝置所要求的復(fù)雜襯底載盤結(jié)構(gòu)，由外中內(nèi)幾組環(huán)狀加熱區(qū)相套組成的輻射加熱裝置已無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。由于各種配件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得大尺寸單一加熱裝置有制造和使用成本高，維護(hù)維修困難，和控制過程復(fù)雜等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)在化學(xué)氣相淀積使用單一加熱裝置和配套襯底載盤缺點(diǎn)和不足的加熱裝置和配套襯底載盤，該加熱裝置和配套襯底載盤具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，和制造使用成本低等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適用于化學(xué)氣相淀積的加熱裝置和配套襯底載盤，該加熱裝置和配套襯底載盤能有效減少現(xiàn)有化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器反應(yīng)腔內(nèi)由于缺少剛性支撐而導(dǎo)致的襯底載盤在高溫下變形和化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器反應(yīng)腔頂蓋在低壓下變形的程度，從而消除所述變形對(duì)化學(xué)氣相淀積過程的影響，彌補(bǔ)常用化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器反應(yīng)腔在擴(kuò)大反應(yīng)腔尺寸時(shí)所受到的在結(jié)構(gòu)等方面的局限。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器，包含反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔包括放置在所述反應(yīng)腔底盤中央的加熱裝置；所述加熱裝置由若干扇形加熱單元組成，每個(gè)扇形加熱單元由各自的溫度測(cè)量和電源系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的加熱過程和溫度控制，并放置在相對(duì)應(yīng)的加熱單元支撐上；所述扇形加熱單元水平拼裝形成的環(huán)形加熱裝置上方放置有圓形或環(huán)形襯底載盤；所述加熱單元通過熱輻射或射頻耦合加熱所述襯底載盤。