[發(fā)明專利]一種使用射頻加熱的桶式CVD設(shè)備反應(yīng)室

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310437339.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN103540914A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王劼;張立國(guó);范亞明;張洪澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): C23C16/46
• 分類號(hào): C23C16/46
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CVD設(shè)備，具體涉及一種使用射頻加熱的桶式CVD設(shè)備反應(yīng)室。

背景技術(shù)

化學(xué)氣相沉積CVD設(shè)備的核心部分是反應(yīng)室，其中，反應(yīng)室設(shè)計(jì)的基本要求是晶片生長(zhǎng)的快速均勻加熱，晶片生長(zhǎng)也越來越向大尺寸襯底生長(zhǎng)方向發(fā)展。CVD反應(yīng)室的傳統(tǒng)加熱方式是電阻絲加熱，電阻絲加熱受反應(yīng)室體直徑大小等的限制，當(dāng)腔體直徑太大時(shí)，升溫速度會(huì)降低，腔體內(nèi)部溫度分布不均勻，并且當(dāng)加熱溫度越高，電阻絲上通過的電流就越大，容易發(fā)生電阻絲熔斷、氧化等故障。此外，電阻絲加熱存在熱傳導(dǎo)損失，并導(dǎo)致環(huán)境溫度上升，且功率密度低，無法適應(yīng)高溫需要。如何解決現(xiàn)有CVD設(shè)備反應(yīng)室所存在的技術(shù)問題，是研發(fā)人員所面臨的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種使用射頻加熱的桶式CVD設(shè)備反應(yīng)室，其可用于多片晶片同時(shí)生長(zhǎng)，提高被加熱晶片溫度分布的均勻性，加熱不受反應(yīng)室體直徑大小限制，加熱速度快、效率高、加熱溫度高，有利于提高生長(zhǎng)薄膜的質(zhì)量，適合在大尺寸的CVD反應(yīng)室中使用，尤其是需要加熱到高溫的CVD設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種使用射頻加熱的桶式CVD設(shè)備反應(yīng)室，包括：

具有雙層管狀結(jié)構(gòu)的水冷壁，所述水冷壁的內(nèi)管腔中設(shè)有反應(yīng)室，而內(nèi)、外管之間至少與所述反應(yīng)室相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)分布有冷卻介質(zhì)容置腔，

設(shè)于所述反應(yīng)室內(nèi)的加熱基座，且所述加熱基座上分布有一個(gè)以上凹槽，?

分布于所述加熱基座與所述水冷壁內(nèi)管之間的整流罩，以及，

至少繞設(shè)在所述水冷壁外壁上與所述反應(yīng)室相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)線圈。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述水冷壁具有雙層圓管結(jié)構(gòu)，所述水冷壁的內(nèi)管腔為反應(yīng)室，而內(nèi)、外管之間為冷卻介質(zhì)容置腔。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述加熱基座包括具有多面臺(tái)型結(jié)構(gòu)的石墨基座，且所述石墨基座的各側(cè)面上均勻分布復(fù)數(shù)個(gè)凹槽，特別是圓形凹槽，其中任一凹槽的直徑和深度均與晶片的直徑和厚度一致。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述整流罩包括具有多面桶式結(jié)構(gòu)的石英整流罩，且所述石英整流罩的各側(cè)面均與所述加熱基座的各側(cè)面平行。

作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述石墨基座的至少一側(cè)面與豎直方向的夾角為3°。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述石墨基座表面有包覆SiC。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述感應(yīng)線圈以與加熱基座同心設(shè)置的方式均勻盤繞在所述水冷壁外壁上，且所述感應(yīng)線圈的直徑從上至下逐漸增大呈錐形結(jié)構(gòu)。

作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述錐形結(jié)構(gòu)與豎直方向之間的夾角為3°。

作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述感應(yīng)線圈主要由空心紫銅管構(gòu)成，并且所述空心紫銅管內(nèi)通入有循環(huán)冷卻介質(zhì)。

作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述水冷壁包括雙層石英圓管。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述射頻加熱的頻率為1000-25000Hz。

前述冷卻介質(zhì)可采用水，但不限于此。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：通過采用桶式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室可以滿足多片晶片同時(shí)生長(zhǎng)，并且采用射頻感應(yīng)加熱，既有直接的熱傳導(dǎo)，又有輻射加熱，提高了晶片溫度分布的均勻性，尤其是對(duì)于大尺寸的晶片來說，加熱不受反應(yīng)室體直徑大小的限制，加熱速度快、效率高、加熱溫度高、加熱狀態(tài)穩(wěn)定，適合在大尺寸的高溫CVD反應(yīng)室中使用。

附圖說明

以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中各附圖標(biāo)記指示的部件分別為：1-水冷壁、2-石英整流罩、3-石墨基座、4-圓形凹槽、5-感應(yīng)線圈。

具體實(shí)施方式

參閱圖1所示系本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該實(shí)施例所涉及的一種使用射頻加熱的桶式CVD設(shè)備反應(yīng)室包括水冷壁1、感應(yīng)線圈5、石英整流罩2和石墨基座3，其中，所述水冷壁1為雙層圓管結(jié)構(gòu)，水冷壁1內(nèi)管腔為反應(yīng)室，反應(yīng)室中央設(shè)置石墨基座3，石墨基座3為多面臺(tái)狀結(jié)構(gòu)且表面設(shè)置有向下凹陷的圓形凹槽4，水冷壁1內(nèi)管與石墨基座3之間設(shè)置有石英整流罩2，為各側(cè)面均平行于石墨基座3各側(cè)面的多面桶式結(jié)構(gòu)，水冷壁1內(nèi)、外管之間為冷卻水腔，水冷壁1的外壁上繞有感應(yīng)線圈5。

作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述石墨基座3為實(shí)心體，且各側(cè)面與豎直方向的夾角均為3°。

相應(yīng)的，作為較佳的應(yīng)用方案之一，所述石英整流罩2各側(cè)面與豎直方向的夾角均為3°。