反應(yīng)腔和mocvd設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔和一種包括該反應(yīng)腔 的M0CVD設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] M0CVD是金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積（Metal-organic Chemical Vapor D印osition)的英文縮寫。MOCVD是在氣相外延生長（VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型 氣相外延生長技術(shù)。它以III族、II族元素的有機(jī)化合物和V、VI族元素的氫化物等作為 晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長各種III-V族、II-VI族 化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。
[0003] 圖1所示的是一種現(xiàn)有的M0CVD設(shè)備的示意圖，圖2中所示的是該M0CVD設(shè)備的 反應(yīng)腔內(nèi)M0CVD生長過程示意圖。
[0004] 如圖1所示，M0CVD設(shè)備包括反應(yīng)腔10和設(shè)置在反應(yīng)腔10外部的感應(yīng)線圈20,反 應(yīng)腔10包括腔室主體11和設(shè)置在腔室主體11內(nèi)部的多層石墨托盤12。該石墨托盤12用 于承載基片。
[0005] 在進(jìn)行M0CVD反應(yīng)時(shí)，氫氣運(yùn)載著M0 (Metal-organic，金屬有機(jī)化合物）和氫化 物進(jìn)入反應(yīng)腔10內(nèi)部。M0和氫化物隨著氫氣流向位于石墨托盤12上的基片。隨著反應(yīng) 腔10內(nèi)溫度升高，反應(yīng)腔10內(nèi)發(fā)生的氣相反應(yīng)為M0和氫化物之間形成聚合物，當(dāng)反應(yīng)腔 10內(nèi)溫度繼續(xù)升高時(shí)，M0和氫化物及二者的聚合物逐步分解，甚至氣相成核。氣相中形成 的反應(yīng)品種擴(kuò)散至基片表面后被吸附，隨后吸附的反應(yīng)品種會(huì)在基片的表面擴(kuò)散并繼續(xù)發(fā) 生表面反應(yīng)，并最終進(jìn)入基片的經(jīng)過形成外延層。表面反應(yīng)的副產(chǎn)物從生長表面解吸，通過 擴(kuò)散回到住氣流，被氫氣帶出反應(yīng)腔。
[0006] M0CVD生長過程有如下要求：一是要求加熱后石墨托盤12的溫度均勻性良好，在 生長區(qū)的溫差不超過±1°C ;二是反應(yīng)氣體在反應(yīng)區(qū)要有穩(wěn)定的流場。
[0007] 圖2中所示的是圖1中所示的M0CVD設(shè)備中的電場分布圖，從圖中可以看出，電場 線從反應(yīng)腔中心到反應(yīng)腔內(nèi)表面由疏到密，而石墨托盤12與感應(yīng)線圈20通信設(shè)置，因此導(dǎo) 致了石墨托盤12表面外圍溫度高，中間溫度低，從而不能滿足M0CVD生長的要求。
[0008] 因此，如何在滿足快速升溫及降溫的前提下，保證外延生長區(qū)的溫度均勻性成為 本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)腔和一種包括該反應(yīng)腔的M0CVD設(shè)備。在利用該 M0CVD設(shè)備進(jìn)行M0CVD工藝時(shí)，基片的外延生長區(qū)溫度均勻。
[0010] 作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種反應(yīng)腔，其中，該反應(yīng)腔包括腔室主體和設(shè)置在 腔室主體中的導(dǎo)電的承載件，該承載件包括形成為中空筒狀的本體和形成在該本體外表面 上的多個(gè)用于承載基片的承載槽。
[0011] 優(yōu)選地，所述本體的外表面形成為回轉(zhuǎn)表面，所述承載件能夠繞所述本體的中心 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012] 優(yōu)選地，所述承載槽的深度方向垂直于所述本體的外表面，所述承載槽的底面與 所述承載件的本體的外表面平行，所述承載槽的底面與所述承載件的本體的軸向方向的夾 角在10°至15°之間。
[0013] 優(yōu)選地，所述本體的壁厚沿所述本體的中心軸線從上至下逐漸減小。
[0014] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)腔包括設(shè)置在所述承載件頂端的連接板和與該連接板相連的旋 轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸與所述承載件的本體同軸設(shè)置，且所述旋轉(zhuǎn)軸沿所述承載件的本體的軸向 方向延伸至所述腔室主體外部。
[0015] 優(yōu)選地，所述腔室主體包括內(nèi)壁和與該內(nèi)壁間隔設(shè)置的外壁，所述內(nèi)壁和所述外 壁之間形成反應(yīng)空間，所述承載件設(shè)置在所述反應(yīng)空間。
[0016] 優(yōu)選地，所述腔室主體包括設(shè)置在所述外壁上端的上端蓋、設(shè)置在該所述外壁下 端的下端蓋和設(shè)置在所述內(nèi)壁上端的內(nèi)端蓋，所述內(nèi)壁的下端設(shè)置在所述下端蓋上，所述 內(nèi)壁、所述外壁、所述上端蓋、所述下端蓋和所述內(nèi)端蓋圍成所述反應(yīng)空間。
[0017] 優(yōu)選地，所述上端蓋上設(shè)置有進(jìn)氣孔，所述下端蓋上有排氣孔。
[0018] 作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種M0CVD設(shè)備，該M0CVD設(shè)備包括反應(yīng)腔、感應(yīng) 線圈、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)腔為本發(fā)明所提供的上述反應(yīng)腔，所述進(jìn)氣系 統(tǒng)和所述排氣系統(tǒng)分別與所述反應(yīng)腔相通，所述感應(yīng)線圈同軸地設(shè)置在所述承載件的本體 的內(nèi)腔中。
[0019] 優(yōu)選地，所述M0CVD設(shè)備還包括感應(yīng)線圈支架，該感應(yīng)線圈支架設(shè)置在所述本體 的內(nèi)腔中，所述感應(yīng)線圈纏繞在所述感應(yīng)線圈支架上，且所述感應(yīng)線圈的每一圈與所述承 載件的外表面之間的距離相等。
[0020] 在本發(fā)明書所提供的反應(yīng)腔中，承載件外表面的產(chǎn)生的渦流最大，因此，外表面產(chǎn) 生的熱量最多。將基片設(shè)置在承載件的外表面上對基片進(jìn)行加熱可以有效地利用感應(yīng)加熱 所產(chǎn)生的熱量。并且，由于承載件的本體的外表面產(chǎn)生的熱量均勻，所以，利用本發(fā)明所提 供的反應(yīng)腔進(jìn)行M0CVD工藝時(shí)，設(shè)置在承載件的承載槽內(nèi)的基片受熱均勻，可以滿足生長 區(qū)溫度差不超過±1°C的要求。
【附圖說明】
[0021] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0022] 圖1是現(xiàn)有的M0CVD設(shè)備的示意圖；
[0023] 圖2為利用圖1中所示的M0CVD設(shè)備進(jìn)行M0CVD工藝時(shí)的電場線分布圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明所提供的M0CVD設(shè)備的主剖示意圖；
[0025] 圖4展示了利用圖3中所示的M0CVD設(shè)備進(jìn)行M0CVD工藝時(shí)，承載件一個(gè)橫截面 上的磁場和電流；
[0026] 圖5是圖3中所示的M0CVD設(shè)備的反應(yīng)腔的示意圖；
[0027] 圖6是圖5中所示的反應(yīng)腔的腔室主體的示意圖；
[0028] 圖7是圖5中所示的反應(yīng)腔的承載件的示意圖；
[0029] 附圖標(biāo)記說明
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)腔包括腔室主體和設(shè)置在腔室主體中的導(dǎo)電的承 載件，該承載件包括形成為中空筒狀的本體和形成在該本體外表面上的多個(gè)用于承載基片 的承載槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述本體的外表面形成為回轉(zhuǎn)表面，所 述承載件能夠繞所述本體的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述承載槽的深度方向垂直于所述本 體的外表面，所述承載槽的底面與所述承載件的本體的外表面平行，所述承載槽的底面與 所述承載件的本體的軸向方向的夾角在10°至15°之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述本體的壁厚沿所述本體的中心軸 線從上至下逐漸減小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)腔包括設(shè)置在所述承載件頂端 的連接板和與該連接板相連的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸與所述承載件的本體同軸設(shè)置，且所述旋 轉(zhuǎn)軸沿所述承載件的本體的軸向方向延伸至所述腔室主體外部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述腔室主體包括內(nèi)壁 和與該內(nèi)壁間隔設(shè)置的外壁，所述內(nèi)壁和所述外壁之間形成反應(yīng)空間，所述承載件設(shè)置在 所述反應(yīng)空間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述腔室主體包括設(shè)置在所述外壁上 端的上端蓋、設(shè)置在該所述外壁下端的下端蓋和設(shè)置在所述內(nèi)壁上端的內(nèi)端蓋，所述內(nèi)壁 的下端設(shè)置在所述下端蓋上，所述內(nèi)壁、所述外壁、所述上端蓋、所述下端蓋和所述內(nèi)端蓋 圍成所述反應(yīng)空間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)腔，其特征在于，所述上端蓋上設(shè)置有進(jìn)氣孔，所述下端 蓋上有排氣孔。
9. 一種MOCVD設(shè)備，該MOCVD設(shè)備包括反應(yīng)腔、感應(yīng)線圈、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其特征 在于，所述反應(yīng)腔為權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)腔，所述進(jìn)氣系統(tǒng)和所述排氣系 統(tǒng)分別與所述反應(yīng)腔相通，所述感應(yīng)線圈同軸地設(shè)置在所述承載件的本體的內(nèi)腔中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的MOCVD設(shè)備，其特征在于，該MOCVD設(shè)備還包括感應(yīng)線圈支 架，該感應(yīng)線圈支架設(shè)置在所述本體的內(nèi)腔中，所述感應(yīng)線圈纏繞在所述感應(yīng)線圈支架上， 且所述感應(yīng)線圈的每一圈與所述承載件的外表面之間的距離相等。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔，其中，該反應(yīng)腔包括腔室主體和設(shè)置在腔室主體中的導(dǎo)電的承載件，該承載件包括形成為中空筒狀的本體和形成在該本體外表面上的多個(gè)用于承載基片的承載槽。本發(fā)明還提供一種包括所述反應(yīng)腔的MOVCD設(shè)備。在本發(fā)明書所提供的反應(yīng)腔中，承載件外表面的產(chǎn)生的渦流最大，因此，外表面產(chǎn)生的熱量最多。將基片設(shè)置在承載件的外表面上對基片進(jìn)行加熱可以有效地利用感應(yīng)加熱所產(chǎn)生的熱量。并且，由于承載件的本體的外表面產(chǎn)生的熱量均勻，所以，利用本發(fā)明所提供的反應(yīng)腔進(jìn)行MOCVD工藝時(shí)，設(shè)置在承載件的承載槽內(nèi)的基片受熱均勻，可以滿足生長區(qū)溫度差不超過±1℃的要求。
【IPC分類】C23C16-18, C23C16-458
【公開號(hào)】CN104746037
【申請?zhí)枴緾N201310737448
【發(fā)明人】袁福順
【申請人】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
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月29日