專利名稱：Cvd反應腔及cvd設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子領域，特別涉及一種化學氣相沉積CVD反應腔及具有該化學氣相沉積CVD反應腔的CVD設備。
背景技術：
感應加熱由于具有加熱速度快、效率高、加熱溫度高等優(yōu)點被用于CVD(化學氣相淀積)，尤其是需要加熱到高溫的CVD設備，如M0CVD (金屬有機化合物化學氣相淀積)。對于工業(yè)化生產用的CVD設備而言，溫度均勻性能夠保證產品的質量，尤其是承載基片的托盤上溫度均勻性對于工藝性能具有很重要的作用，為了達到該溫度均勻性，目前，主要采用感應加熱方式對托盤進行加熱。然而由于感應電流的特性，使溫度均勻性受到限制，導致托盤表面溫度不能一致?，F有技術的缺點是，由于感應加熱的特性即如果離線圈越近，磁力線越密，感應電流密度越大，被加熱到的溫度越高；反之，如果離線圈越遠，磁力線越疏，感應電流密度越小，被加熱到的溫度越低。因此托盤的被加熱溫度從邊緣到中心逐漸降低，從而導致托盤的加熱溫度不均勻，因此很難達到MOCVD外延生長的工藝要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出使托盤表面溫度更加均衡、且結構簡單的化學氣相沉積CVD反應腔。本發(fā)明的另一目的在于提出一種CVD設備。為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出的化學氣相沉積CVD反應腔，包括反應腔室；多個托盤，所述多個托盤位于所述反應腔室之內，且所述多個托盤呈間隔排列；設置在所述反應腔室外壁的第一加熱裝置；和設置在所述反應腔室之內的第二加熱裝置，所述第二加熱裝置的加熱功率小于所述第一加熱裝置的加熱功率。根據本發(fā)明實施例的化學氣相沉積CVD反應腔，第一加熱裝置對反應腔內的托盤進行加熱，由于越接近托盤中心處加熱溫度越低，導致托盤表面具有較大的溫度差異性，本發(fā)明的實施例通過在托盤溫度相對較低處附近設置的第二加熱裝置降低托盤表面的溫度差異性，第一加熱裝置對托盤進行加熱，第二加熱裝置的加熱功率小于第一加熱裝置的加熱功率，因此，第二加熱裝置可對托盤表面溫度較低處進行溫度補償，以使托盤表面溫度均衡，達到MOCVD的工藝要求。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的CVD反應腔還包括進氣裝置，所述進氣裝置位于所述反應腔室中心軸處，且所述進氣裝置具有多個第一排氣孔。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一加熱裝置包括設置在所述反應腔室外壁上的多個第一感應線圈。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二加熱裝置包括設置在所述進氣裝置和所述多個托盤之間的多個第二感應線圈。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的CVD反應腔還包括磁場屏蔽部件，所述磁場屏蔽部件設置在所述第二感應線圈和所述進氣裝置之間，且所述磁場屏蔽部件具有多個第二 排氣孔，所述多個第二排氣孔分別與所述多個第一排氣孔對應。在本發(fā)明的一個實施例中，所述磁場屏蔽部件為筒狀，且所述磁場屏蔽部件套設在所述進氣裝置的外部。在本發(fā)明的一個實施例中，如果所述第二感應線圈通入的交流電頻率小于500Hz，則所述磁場屏蔽部件為高導磁材料，如果所述第二感應線圈通入的交流電頻率大于或等于500Hz，則所述磁場屏蔽部件為高導電材料。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二加熱裝置包括設置在所述進氣裝置和所述多個托盤之間的多個加熱電阻。本發(fā)明第二方面實施例提出的CVD設備，包括CVD反應腔，所述CVD反應腔為上述實施例的CVD反應腔；第一加熱控制器，所述第一加熱控制器與所述第一加熱裝置相連，所述第一加熱控制器控制所述第一加熱裝置以第一加熱功率加熱；和第二加熱控制器，所述第二加熱控制器與所述第二加熱裝置相連，所述第二加熱控制器控制所述第二加熱裝置以第二加熱功率加熱，其中，所述第一加熱功率大于所述第二加熱功率。根據本發(fā)明實施例的CVD設備，第一加熱控制器控制第一加熱裝置以第一加熱功率對托盤進行加熱，第二加熱控制器控制第二加熱裝置以第二加熱功率對托盤進行加熱，由于第一加熱功率大于第二加熱功率，因此第一加熱裝置對托盤加熱到符合MOCVD工藝所需溫度，但是托盤離第一加熱裝置越遠的部位其溫度越低(托盤中心孔)，通過設置在托盤溫度較低處(托盤中心孔)的第二加熱裝置對溫度較低處進行加熱補償，使托盤表面的溫度相對均勻，符合MOCVD工藝所需溫度。另外，本發(fā)明的CVD設備設計簡單，易于實現。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發(fā)明一個實施例的化學氣相沉積CVD反應腔的示意圖；以及圖2為本發(fā)明另一實施例的化學氣相沉積CVD反應腔的不意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。以下結合附圖1-2首先描述根據本發(fā)明實施例的化學氣相沉積CVD反應腔。如圖I所示，為本發(fā)明一個實施例的化學氣相沉積CVD反應腔的示意圖。本發(fā)明實施例的化學氣相沉積CVD反應腔100包括反應腔室110、多個托盤120、第一加熱裝置130和第二加熱裝置140。其中，多個托盤120位于反應腔室110之內，且多個托盤120呈間隔排列。在本發(fā)明的一個實施例中，多個托盤120可以呈豎直等間隔排列。第一加熱裝置130設置在反應腔室110的外壁上。第二加熱裝置140設置在反應腔室110之內，且第二加熱裝置140的加熱功率小于第一加熱裝置130的加熱功率以為多個托盤120提供溫度補償。結合圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，第一加熱裝置130例如為纏繞在反應腔室110外壁上的感應線圈，如圖I所示的多個第一感應線圈131，由于感應電磁場的特性，托盤上遠離感應線圈的地方，其感應電流越小，所以通過感應電流加熱的溫度就越低。因此，通過第二加熱裝置140例如為多個第二感應線圈141可對托盤中遠離感應線圈的位置進行補償加熱。當第二加熱裝置140采用第二感應線圈141感應加熱方式時，第二感應線圈141中通入中頻交流電，例如可以為(100Hz 20KHz)，其產生的交變磁場將對多個托盤120內側部分(靠近中心孔121的部分)起到加熱作用。結合圖1，本發(fā)明實施例的CVD反應腔100還包括進氣裝置150，進氣裝置150位于反應腔室中心軸處，且穿過多個托盤120的中心孔121，且進氣裝置150具有多個第一排氣孔(圖中未示出)。多個第一排氣孔向多個托盤120之上噴射III族氣體和V族氣體，III族氣體和V族氣體在多個托盤120上的晶片表面反應以使晶片表面形成CVD薄膜。而III族氣體和V族氣體在晶片表面反應需要一定的溫度，通過第一加熱裝置130可對托盤表面提供CVD所需溫度，但是，由于托盤上的溫度分布不一致，進而可能影響CVD的工藝結果。因此，本發(fā)明實施例在進氣裝置150和多個托盤120的中心孔121之間設置第二加熱裝置140，從而對托盤上溫度較低處(中心孔121附近的托盤部分)提供溫度補償，消除多個托盤120表面的溫度差異性，達到CVD工藝所需溫度，從而改善CVD的工藝結果。為了避免第二感應線圈141產生的交變磁場對進氣裝置150產生磁效應，進而對進氣裝置150造成不良影響，優(yōu)選地，可在線圈與進氣裝置150之間添加磁場屏蔽部件160，磁場屏蔽部件160設置在第二感應線圈141和進氣裝置150之間，以防止第二感應線圈141產生的交變磁場對進氣裝置150產生不良影響,在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，磁場屏蔽部件160的形狀為筒狀，且兩端敞開，以便能夠很好的套設在進氣裝置150上，從而與進氣裝置150匹配。此外，磁場屏蔽部件160的兩端可以與進氣裝置150平齊，當然，磁場屏蔽部件160的長度也可以大于進氣裝置150的兩端。但本發(fā)明的實施例并不限于此，磁場屏蔽部件160的形狀還可以為其他形狀，只要能夠包圍住整個進氣裝置150，從而防止第二感應線圈141產生的交變磁場對進氣裝置150產生影響即可。且磁場屏蔽部件160具有多個第二排氣孔(圖中未示出)，多個第二排氣孔分別與多個第一排氣孔對應，以使氣體能夠更加通暢地噴入反應腔室110中。如果多個第二感應線圈141通入的交流電頻率在100Hz-500Hz之間時，則磁場屏蔽部件160可以由高導磁材料制成，例如可以為坡莫合金、硅鋼等；如果多個第二感應線圈141通入的交流電頻率大于或等于500Hz，則磁場屏蔽部件160可以由高導電材料制成，例如銅、銀等。另外，磁場屏蔽部件160可獨立安裝也可與進氣裝置150 —體安裝在反應腔室110內。如圖2，優(yōu)選地，在本發(fā)明的另一實施例中，所述第二加熱裝置還可以為圖2所示的電阻加熱裝置242，電阻加熱裝置242為設置在進氣裝置150和多個托盤120之間的多個加熱電阻。根據本發(fā)明實施例的化學氣相沉積CVD反應腔100，第一加熱裝置130對反應腔室110內的多個托盤120進行加熱，由于越接近托盤中心孔121加熱溫度越低，導致托盤表面溫度逐漸出現溫度分布不一致，本發(fā)明的實施例通過在多個托盤120內側(例如靠近中心孔121部分)設置的第二加熱裝置140降低多個托盤120表面溫度的不一致。在本發(fā)明實施例中，第一加熱裝置130和第二加熱裝置同時對托盤120進行加熱，并且由于第二加熱裝置140的加熱功率小于第一加熱裝置130的加熱功率，因此，第二加熱裝置140可對托盤120表面溫度較低處進行溫度補償，以使多個托盤120表面溫度均勻，進而達到MOCVD工藝所需的溫度，從而提高MOCVD的工藝結果。本發(fā)明實施例的CVD設備，包括CVD反應腔、第一加熱控制器和第二加熱控制器。其中，CVD反應腔為上述實施例的CVD反應腔。第一加熱控制器與第一加熱裝置相連，第一加熱控制器控制第一加熱裝置以第一加熱功率進行加熱。第二加熱控制器與第二加熱裝置相連，第二加熱控制器控制第二加熱裝置以第二加熱功率進行加熱。由于第一加熱裝置為對多個托盤加熱起到主力熱源的作用，而第二加熱裝置為對多個托盤的內側(中心孔附近的托盤部分)起到溫度補償作用，因此，第一加熱功率大于第二加熱功率。例如，第一加熱功率可為大功率中頻交流電，而第二加熱功率為中頻交流電。根據本發(fā)明實施例的CVD設備，第一加熱控制器控制第一加熱裝置以第一加熱功率對托盤進行加熱，第二加熱控制器控制第二加熱裝置以第二加熱功率對托盤進行加熱，由于第一加熱功率大于第二加熱功率，因此第一加熱裝置為對托盤加熱到符合MOCVD工藝所需溫度，但是托盤離第一加熱裝置越遠的部位其溫度越低(托盤中心處)，通過設置在托盤溫度較低處(托盤中心處)的第二加熱裝置對溫度較低處進行加熱補償，使托盤表面的溫度相對均勻，符合MOCVD工藝所需溫度。另外，本發(fā)明的CVD設備設計簡單，易于實現。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.一種化學氣相沉積CVD反應腔，其特征在于，包括反應腔室；多個托盤，所述多個托盤位于所述反應腔室之內，且所述多個托盤呈間隔排列；設置在所述反應腔室外壁的第一加熱裝置；和設置在所述反應腔室之內的第二加熱裝置，所述第二加熱裝置的加熱功率小于所述第一加熱裝置的加熱功率。
2.根據權利要求I所述的CVD反應腔，其特征在于，還包括進氣裝置，所述進氣裝置位于所述反應腔室中心軸處，且所述進氣裝置具有多個第一排氣孔。
3.根據權利要求2所述的CVD反應腔，其特征在于，所述第一加熱裝置包括設置在所述反應腔室外壁上的多個第一感應線圈。
4.根據權利要求3所述的CVD反應腔，其特征在于，所述第二加熱裝置包括設置在所述進氣裝置和所述多個托盤之間的多個第二感應線圈。
5.根據權利要求4所述的CVD反應腔，其特征在于，還包括磁場屏蔽部件，所述磁場屏蔽部件設置在所述第二感應線圈和所述進氣裝置之間，且所述磁場屏蔽部件具有多個第二排氣孔，所述多個第二排氣孔分別與所述多個第一排氣孔對應。
6.根據權利要求5所述的CVD反應腔，其特征在于，所述磁場屏蔽部件為筒狀，且所述磁場屏蔽部件套設在所述進氣裝置的外部。
7.根據權利要求5所述的CVD反應腔，其特征在于，如果所述第二感應線圈通入的交流電頻率小于500Hz，則所述磁場屏蔽部件為高導磁材料，如果所述第二感應線圈通入的交流電頻率大于或等于500Hz，則所述磁場屏蔽部件為高導電材料。
8.根據權利要求3所述的CVD反應腔，其特征在于，所述第二加熱裝置包括設置在所述進氣裝置和所述多個托盤之間的多個加熱電阻。
9.一種CVD設備，其特征在于，包括CVD反應腔，所述CVD反應腔為如權利要求1-8任一項所述的CVD反應腔；第一加熱控制器，所述第一加熱控制器與所述第一加熱裝置相連，所述第一加熱控制器控制所述第一加熱裝置以第一加熱功率加熱；和第二加熱控制器，所述第二加熱控制器與所述第二加熱裝置相連，所述第二加熱控制器控制所述第二加熱裝置以第二加熱功率加熱，其中，所述第一加熱功率大于所述第二加熱功率。
全文摘要
本發(fā)明提出一種化學氣相沉積CVD反應腔，包括反應腔室；多個托盤，所述多個托盤位于所述反應腔室之內，且所述多個托盤呈間隔排列；設置在所述反應腔室外壁的第一加熱裝置；和設置在所述反應腔室之內的第二加熱裝置，所述第二加熱裝置的加熱功率小于所述第一加熱裝置的加熱功率。本發(fā)明還提出一種CVD設備，所述CVD設備具有所述CVD反應腔。應用本發(fā)明的CVD設備能夠使托盤表面溫度更加均勻，從而達到MOCVD所需溫度。另外，本發(fā)明設計簡單，易于實現。
文檔編號C23C16/44GK102953046SQ20111024962
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者張秀川, 張建勇, 董志清 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司