[發(fā)明專(zhuān)利]工藝反應(yīng)腔及工藝設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210579059.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103898473A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董志清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）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
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/44
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/44;C23C16/46
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工藝反應(yīng)腔及工藝設(shè)備。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(Metal-organic?Chemical?VaporDeposition，以下簡(jiǎn)稱(chēng)：MOCVD)技術(shù)是在1968年由美國(guó)洛克威爾公司的Manasevit等人提出來(lái)的用于制備化合物半導(dǎo)體薄片單晶的一項(xiàng)新技術(shù)。MOCVD技術(shù)是在氣相外延生長(zhǎng)(Vapor?Phase?Epitaxy，以下簡(jiǎn)稱(chēng)：VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)。MOCVD技術(shù)多用于LED的制造中，而MOCVD反應(yīng)腔是制造LED的設(shè)備。市場(chǎng)上主流的MOCVD反應(yīng)腔可包括：水平式反應(yīng)腔或者垂直式反應(yīng)腔。目前，MOCVD反應(yīng)腔以水平式反應(yīng)腔較為典型。MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)的熱場(chǎng)模型分布是決定LED制造中外延工藝質(zhì)量的重要因素，熱場(chǎng)模型分布的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝組件設(shè)計(jì)、基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

目前，MOCVD反應(yīng)腔通常采用感應(yīng)線(xiàn)圈加熱方式對(duì)承載裝置進(jìn)行加熱。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中MOCVD反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該MOCVD反應(yīng)腔包括：腔體1、進(jìn)氣裝置3、感應(yīng)線(xiàn)圈4和多個(gè)承載裝置2。進(jìn)氣裝置3位于腔體1內(nèi)部的中間位置。承載裝置2以多層垂直排布的方式設(shè)置于腔體1的內(nèi)部，且進(jìn)氣裝置3可以從承載裝置2中心位置開(kāi)設(shè)的孔中穿過(guò)，每個(gè)承載裝置2上均可以承載多個(gè)襯底(圖中未示出)，襯底可排布于承載裝置2的外圓周上。感應(yīng)線(xiàn)圈4纏繞于腔體1的外壁上。進(jìn)氣裝置3向腔體1內(nèi)通入反應(yīng)氣體，該反應(yīng)氣體水平流到承載裝置2上的襯底表面。工藝過(guò)程中，承載裝置2可以旋轉(zhuǎn)。其中，承載裝置2可以為圓形的托盤(pán)。因此，圖1中的MOCVD反應(yīng)腔為立式多托盤(pán)結(jié)構(gòu)反應(yīng)腔。

現(xiàn)有技術(shù)中，感應(yīng)線(xiàn)圈4中可通入中頻(1KHZ至20KHZ)交流電并通過(guò)產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)承載裝置2進(jìn)行加熱，承載裝置2自身溫度升高而成為發(fā)熱體，再通過(guò)熱輻射及熱傳導(dǎo)的方式將襯底加熱至工藝要求的溫度。在對(duì)承載裝置2進(jìn)行加熱的過(guò)程中，感應(yīng)線(xiàn)圈4產(chǎn)生的磁場(chǎng)中穿過(guò)承載裝置2的磁力線(xiàn)與承載裝置2的表面垂直。感應(yīng)加熱在水平放置的承載裝置2上存在集膚效應(yīng)，即：承載裝置2上距離感應(yīng)線(xiàn)圈4較近的位置(即靠近腔體1的位置)磁力線(xiàn)密集，加熱溫度也較高；承載裝置2上距離感應(yīng)線(xiàn)圈4較遠(yuǎn)的位置(即靠近進(jìn)氣裝置3的位置)磁力線(xiàn)稀疏，加熱溫度也較低。因此，磁場(chǎng)中穿過(guò)承載裝置的磁力線(xiàn)的密度沿承載裝置2徑向分布是不均勻的，這導(dǎo)致承載裝置2的加熱溫度不均勻，從而降低了工藝的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的工藝反應(yīng)腔及工藝設(shè)備，提供了一種新的工藝反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)能夠避免襯底承載裝置的感應(yīng)加熱不均勻的問(wèn)題，從而提高工藝的均勻性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種工藝反應(yīng)腔，包括：腔體、承載裝置、進(jìn)氣裝置和感應(yīng)線(xiàn)圈，所述感應(yīng)線(xiàn)圈位于所述腔體的外部，所述感應(yīng)線(xiàn)圈用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，述承載裝置設(shè)置于所述腔體的內(nèi)部且與所述腔體同軸設(shè)置，所述承載裝置和所述腔體之間形成氣體通道，所述承載裝置的外周面上放置有襯底，所述襯底位于所述氣體通道中，所述進(jìn)氣裝置用于向所述氣體通道內(nèi)通入工藝氣體。

可選地，所述承載裝置的外周面上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽中放置一個(gè)所述襯底。

可選地，所述腔體為透明石英筒狀結(jié)構(gòu)，所述承載裝置為石墨筒狀結(jié)構(gòu)。

可選地，所述凹槽呈斜坡?tīng)睿逼聽(tīng)畹陌疾壅w向腔體的內(nèi)側(cè)以預(yù)設(shè)角度傾斜。

可選地，所述承載裝置為具有錐度的多面體結(jié)構(gòu)，所述多面體結(jié)構(gòu)中每個(gè)面整體向腔體的內(nèi)側(cè)傾斜。

可選地，所述多面體結(jié)構(gòu)的面數(shù)根據(jù)所述襯底的尺寸、所述承載裝置的尺寸和所述腔體的高度設(shè)置。

可選地，所述工藝反應(yīng)腔還包括：排氣裝置，所述進(jìn)氣裝置位于所述氣體通道的一端，所述排氣裝置位于所述氣體通道的對(duì)應(yīng)的另一端；

所述排氣裝置，用于將反應(yīng)后的剩余氣體排出至所述腔體的外部。

可選地，所述工藝反應(yīng)腔還包括：第一法蘭結(jié)構(gòu)和第二法蘭結(jié)構(gòu)，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述腔體的上端，所述第二法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述腔體的下端；

所述進(jìn)氣裝置設(shè)置于所述第一法蘭結(jié)構(gòu)上，所述排氣裝置設(shè)置于所述第二法蘭結(jié)構(gòu)上；或者，所述進(jìn)氣裝置設(shè)置于所述第二法蘭結(jié)構(gòu)上，所述排氣裝置設(shè)置于所述第一法蘭結(jié)構(gòu)上。

可選地，所述承載裝置繞軸向以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種工藝設(shè)備，包括：上述工藝反應(yīng)腔。

本發(fā)明具有以下有益效果：