[發明專利]加熱裝置、包括該加熱裝置的CVD設備

在審

• 申請號: 202010095741.8
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN112048713A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 鄭振宇;謝振南;姜勇
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: C23C16/46
• 分類號: C23C16/46;C23C16/458;C23C16/44
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張靜潔

本發明提供了一種用于加熱可旋轉基片承載臺的加熱裝置，用以改善基片承載臺上表面各區域的溫度均勻性。該基片承載臺具有旋轉軸線，該加熱裝置位于基片承載臺下方并與基片承載臺在豎直方向上相隔一距離，加熱裝置包括一個或多個第一加熱器以及多個輔助加熱器，一個或多個第一加熱器用于加熱上方基片承載臺的環形區域，多個輔助加熱器處于所述環形區域下方，且所述多個輔助加熱器與旋轉軸線具有不同的距離，用于調節所述環形區域中局部區域的溫度。

技術領域

本發明涉及一種加熱裝置，還涉及包括該加熱裝置的化學氣相沉積(CVD)設備。

背景技術

許多半導體元件通過化學氣相沉積(CVD)的方式將半導體材料外延生長在基片上，上述基片基本上是圓盤狀的多晶硅材料，一般稱為晶圓。在進行此制程時，晶圓會維持高溫且暴露在一種或多種化學前驅物的環境中，上述前驅物可以是在基片表面上進行反應或分解，產生符合期待的沉積物。用于化學氣相沉積的前驅物一般包括金屬，例如金屬氫化物、鹵化物、鹵元素氫化物和有機金屬化合物。上述前驅物會與例如為氮氣的載氣結合，但是并不產生明顯的反應，上述載氣及不需要的副產物可以通過反應室的出氣口排出。

利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)可以連續生成半導體化合物層，借以制作由三五族半導體材料形成的元件。三五族半導體材料包括發光二極管(LEDs)及其它例如是激光二極管、光學傳感器及場效應晶體管的高效能晶片。在例如為藍寶石或硅晶圓的基片上借由將有機鎵化合物與氨進行反應，可以形成這種元件。在沉積氮化鎵及相關化合物時，晶圓會保持在500℃至1200℃之間，因此一般會將加熱器組件加熱到1000℃至2200℃之間，借以達到晶圓制程溫度。例如為壓力及氣體流速的許多制程參數也需控制，借以達到符合期待的晶體生長過程。在形成所有的半導體層之后，及在電性接點通過電性測試后，晶圓可以切割成單獨的元件。

MOCVD反應器內的基片承載臺上通常會同時裝載多個基片，以提高加工效率。這使得基片承載臺的加熱系統面臨著更嚴苛的挑戰：必須保證基片承載臺表面所有區域的基片都處于適當的溫度范圍。否則，處于不適當溫度區域的基片上生長出的材料往往存在質量缺陷。

目前的氮化鎵量產MOCVD設備主要應用于照明用藍綠光LED的生產，對發光波長均勻性要求不高，一般波長均勻性小于2nm即可。但隨著Mini-LED及Micro-LED在高端顯示上的應用前景，單一顯示器內一般要求波長均勻性小于+/-2nm，因此，對波長的均勻性也提出了更高的要求，需要波長均勻性小于0.8nm或更小，等同于在約800℃外延生長時整個外延片表面溫度需要控制在約+/-1℃。這對外延生長過程中整個基片承載臺溫度的控制及對局部溫場的細微調整提出了的更高需求。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種用于加熱可旋轉基片承載臺的加熱裝置，所述基片承載臺具有旋轉軸線(OO’)，所述加熱裝置位于基片承載臺下方并與所述基片承載臺在豎直方向上相隔一距離，所述加熱裝置包括一個或多個第一加熱器以及多個輔助加熱器，所述一個或多個第一加熱器用于加熱上方基片承載臺的環形區域，所述多個輔助加熱器處于所述環形區域下方，且所述多個輔助加熱器與旋轉軸線具有不同的距離，用于調節所述環形區域中局部區域的溫度，所述一個或多個第一加熱器均包括：兩個第一接線柱；連接所述兩個第一接線柱的第一加熱段，用于加熱所述基片承載臺，所述第一加熱段包括多個弧形加熱段以及用于連接不同弧形加熱段的連接部；每個輔助加熱器包括：兩個輔助接線柱；連接所述兩個輔助接線柱的輔助加熱段，用于加熱所述基片承載臺。

可選地，每個所述輔助加熱器中的輔助加熱段的面積小于任一個所述弧形加熱段的面積。

可選地，所述輔助加熱段在所述第一加熱段的下方。

可選地，所述輔助加熱器的徑向位置對應于相鄰第一弧形加熱段之間或者相鄰第一加熱器之間的間隙。