[發(fā)明專利]用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置與方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310477602.1
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103526190A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 紀攀峰;馬平;王軍喜;胡強;冉軍學;曾一平;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C30B25/16;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

1.一種用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及其均勻性的裝置，包含通過上表面設置的若干凹盤對應放置有若干外延片的托盤、設置在頂蓋上方的一組非接觸式、發(fā)光補償?shù)募す鉁y試發(fā)光波長譜儀，以及設置在托盤下方的加熱器，其中：

所述托盤沿徑向設置有若干同心圓但半徑遞增的環(huán)狀區(qū)域，所述若干外延片分布排列在該若干環(huán)狀區(qū)域內；

所述一組非接觸光學測試外延片發(fā)光波長測試儀沿徑向排列在所述托盤上方，每個或相鄰若干非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀，對應監(jiān)測所述托盤上同一環(huán)狀區(qū)域內的至少一個或多個外延片的發(fā)光波長；

所述加熱器包含同心圓設置的一組環(huán)狀排列、獨立功率輸入的多個加熱元件，每一個或相鄰若干個所述加熱元件通過加熱托盤，對應加熱托盤上排列在同一環(huán)狀區(qū)域上的若干外延片。

2.如權利要求1所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中還包含與所述若干非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀連接的溫度控制器；所述若干非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀分別將測得的外延片的發(fā)光波長反饋至所述溫度控制器。

3.如權利要求1所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中還包括與所述溫度控制器連接并受其控制的若干功率輸出裝置；所述若干功率輸出裝置分別與所述若干個加熱元件對應連接，通過獨立調節(jié)每個加熱元件的功率，實現(xiàn)對影響外延片發(fā)光波長的溫度的控制。

4.如權利要求1所述用的于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中所述托盤上放置兩英寸及以上尺寸的若干外延片時，同一環(huán)狀區(qū)域內若干外延片，上方由至少一個所述非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀監(jiān)測外延片的發(fā)光波長，下方主要由至少一個獨立控制的所述加熱元件加熱。

5.如權利要求4所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中所述托盤上放置兩英寸或者以上的若干外延片時，同一環(huán)狀區(qū)域內若干外延片，上方由至少兩個所述非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀監(jiān)測外延片的發(fā)光波長，下方主要由至少兩個獨立控制的所述加熱元件加熱。

6.如權利要求5所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中所述托盤下方的加熱器上設置有至少一個接觸式熱電偶溫度計，將其直接測量獲得的所述加熱器的溫度，作為加熱器工作狀態(tài)的監(jiān)測點及外延片發(fā)光波長的參照點。

7.如權利要求1所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的裝置，其中還包括旋轉裝置；所述托盤底部設置有中心軸，其向下穿過所述加熱器，與所述旋轉裝置配合連接，由旋轉裝置帶動托盤旋轉。

8.一種用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片發(fā)光波長及均勻性的方法，該方法是應用于權利要求1的裝置，包含以下步驟：

步驟1：由徑向設置的一組非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀中的一個或者相鄰若干個，對應測量托盤上同一環(huán)狀區(qū)域中多個外延片的發(fā)光波長，并反饋至溫度控制器進行統(tǒng)計處理；

步驟2：由溫度控制器根據設定的外延片的發(fā)光波長和實際發(fā)光波長的差異，并根據外延片發(fā)光波長與溫度的關系，校正溫度控制器的設定溫度，驅動功率輸出裝置獨立改變每個加熱元件的功率；

步驟3：每個或相鄰若干個可獨立控制的加熱元件通過加熱托盤，使對應放置在上方環(huán)狀區(qū)域內的外延片達到所設定的溫度，并獲得所要求的溫度均勻性，以達到良好的波長一致性和均勻性。

9.如權利要求8所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片波長及均勻性的方法，其中所述溫度控制器中標定建立的初始數(shù)據，包含：所述托盤和外延片熱量流失的溫度參數(shù)；對應每個環(huán)狀區(qū)域的所述加熱元件的輸出功率的溫度系數(shù)，及其功率調節(jié)對其他環(huán)狀區(qū)域外延片溫度的影響參數(shù)；以及所述接觸式熱電偶溫度計測得的加熱器的溫度，與所述非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀測得的外延片溫度的關系參數(shù)。

10.如權利要求9所述的用于MOCVD系統(tǒng)中控制外延片溫度及均勻性的方法，其中所述溫度控制器將所述非接觸式光學外延片發(fā)光波長測試儀分別測得的，同一個外延片或者多個外延片的外延片發(fā)光波長反饋數(shù)據，計算得到統(tǒng)計平均值；之后，所述溫度控制器將所述統(tǒng)計平均值分別與外延工藝規(guī)定的溫度相比較，根據獲得的每個環(huán)狀區(qū)域上若干外延片的溫度差異；以所述溫度差異最小為目標，溫度控制器驅動功率輸出裝置改變每個加熱元件的輸出功率，實現(xiàn)對托盤上單個外延片和相鄰外延片之間的溫度及均勻性的控制。