金属化学气相沉积设备及其反应腔室的制作方法
【专利摘要】一种化学气相沉积反应腔室以及具有该反应腔室的金属化学气相沉积设备，所述化学气相沉积反应腔室包括进气系统、感应线圈、排气系统和托盘，所述感应线圈设置在反应腔室的外部，用于加热反应腔室内部的托盘，其特征在于，所述托盘具有容纳腔，所述容纳腔内设置有散热器。根据本发明的化学气相沉积反应腔室和金属化学气相沉积设备，在托盘的容纳腔内设有散热器对托盘进行散热，增强了托盘的散热效率，使托盘快速降温，提高了工作效率，而且无需向反应腔室内通入冷却气体，进而避免了反应腔室内产生颗粒而污染基片。由于散热器容纳在密闭的容纳腔内，因此散热器不会影响反应腔室内的工艺气体的纯度，能够更好的保证化学气相沉积的工艺效果。
【专利说明】金属化学气相沉积设备及其反应腔室
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化学气相沉积反应腔室以及具有该腔室的金属化学气相沉积设备。
【背景技术】
[0002]金属有机化学气相沉积(MOCVD)是目前唯一能制备氮化物高亮度LED外延材料并用于规模生产的生长技术。该技术生长速率适中，可以比较精确地控制膜厚，特别适合于LED (发光二极管，Light Emitting Diode)的大规模工业化生产。MOCVD的原理是有机金属气体与其他工艺气体进入反应室后，在被加热到高温的衬底片表面发生高温化学反应，生成的产物沉积在衬底表面，得到各种结构的多层LED外延片。MOCVD设备通常采用感应加热，在工艺过程中，生长不同的膜层，衬底所需的加热温度有所不同，特别是在生长多量子阱工艺中需要周期性的升降温，为此，传统上采用氮气直接对托盘表面进行降温。
[0003]但是，氮气通过腔室时容易产生颗粒，污染衬底表面，严重影响工艺结果，且要达到降温的目的，需要耗费大量氮气，增加了成本。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种散热效果好且可提高化学气相沉积的工艺效果的化学气相沉积反应腔室。
[0005]本发明的第二个目的在于提出具有上述反应腔室的金属化学气相沉积设备。
[0006]根据本发明实施例的化学气相沉积反应腔室，包括进气系统、感应线圈、排气系统和托盘，所述感应线圈设置在反应腔室的外`部，用于加热反应腔室内部的托盘，所述托盘具有容纳腔，所述容纳腔内设置有散热器。
[0007]根据本发明实施例的化学气相沉积反应腔室，在托盘的容纳腔内设有散热器对托盘进行散热。由此，增强了托盘的散热效率，使托盘快速降温，提高了化学气相沉积反应腔室的工作效率，而且无需向反应腔室内通入冷却气体，进而避免了反应腔室内产生颗粒而污染基片。由于散热器容纳在密闭的容纳腔内，因此散热器不会影响反应腔室内的工艺气体的纯度，因此能够更好的保证化学气相沉积的工艺效果。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述进气系统由工艺气体进气系统和冷却气体进气系统构成，所述排气系统由工艺气体排气系统和冷却气体排气通道构成，所述冷却气体进气系统与所述容纳腔相连，用于向所述容纳腔内输送冷却气体，所述冷却气体通过与容纳腔相连的冷却气体排气通道排出容纳腔。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述托盘包括第一托盘和第二托盘，所述第一托盘的下表面上设有第一凹槽且所述第二托盘的上表面设有第二凹槽，所述第一托盘安装在所述第二托盘上且所述第一凹槽和第二凹槽相对以形成所述容纳腔。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述散热器包括圆柱状本体和安装在所述圆柱状本体内的散热片。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述散热片沿径向方向具有翅片。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述散热片为多个，所述散热片分别沿所述托盘的的径向延伸且沿所述托盘的周向间隔设置。
[0013]根据本发明的一个实施例，每个所述散热片上设有多个翅片，所述多个翅片沿所述托盘的径向间隔设置且所述多个翅片的尺寸沿所述托盘的径向从外向内逐渐减小。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述冷却气体为压缩空气。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述托盘为多个且所述多个托盘沿上下方向间隔设置成多层。
[0016]根据本发明实施例的金属化学气相沉积设备包括根据本发明前述实施例所述的化学气相沉积反应腔室。
[0017]根据本发明实施例的金属化学气相沉积设备，托盘的散热效率高，托盘快速降温，提高了工作效率，而且无需通入冷却气体，例如氮气，避免了产生颗粒而污染基片。由于散热器容纳在密闭的容纳腔内，因此散热器不会影响反应腔室内的工艺气体的纯度，因此能够更好的保证化学气相沉积的工艺效果。
[0018]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本发明的上述和/·或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1是根据本发明的一个实施例的化学气相沉积反应腔室的示意图；
[0021]图2是根据本发明的另一实施例的化学气相沉积反应腔室的示意图；
[0022]图3是根据本发明再一个实施例的化学气相沉积反应腔室的散热器和托盘的示意图；
[0023]图4是根据本发明的一个实施例图的化学气相沉积反应腔室的散热器的示意图；和
[0024]图5是沿图3中的线A-A的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0026]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]下面参照附图详细描述根据本发明实施例的化学气相沉积反应腔室。
[0031]如图1所示，根据本发明实施例的化学气相沉积反应腔室，包括进气系统、感应线圈10、排气系统和托盘20。其中，感应线圈10环绕地设置在反应腔室的外部，用于加热反应腔室内部的托盘20。托盘20具有容纳腔21，容纳腔21内设置有散热器30。
[0032]在图1所示的实施例中，反应腔室内设置了单层托盘20。可以理解的是，反应腔室内可以设置多层托盘20，下面将会详细描述。
[0033]根据本发明实施例的化学气相沉积反应腔室，在托盘20的容纳腔21内设有散热器30对托盘20进行散热。由此，采用散热器30对托盘20进行散热，增强了托盘20的散热效率，使托盘20的温度可快速降温，提高了化学气相沉积反应腔室的工作效率，无需向反应腔室内通入降温用气体，进而避免了反应腔室内产生颗粒而污染基片。由于散热器30容纳在密闭的容纳腔21内，因此散热不会影响反应腔室内的工艺气体的纯度因此能更好的保证化学气相沉积的工艺效果。
[0034]根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，进气系统由工艺气体进气系统41和冷却气体进气系统42构成，具体地，冷却气体进气系统42包括设在反应腔室内的冷却气体进气管，冷却气体进气管上形成有与托盘20的容纳腔21相连通的通孔，冷却气体进气系统42用于向托盘20的容纳腔21内输送冷却气体。可以理解的是，可以采用本领域内已知的其他形式的进气系统，这里不再详细描述。
[0035]排气系统由工艺气体排气系统51和冷却气体排气通道52构成，具体地，冷却气体排气通道52包括设在反应腔室内的冷却气体排气管，冷却气体排气管上形成有与托盘20的容纳腔21连通的通孔，以使容纳腔21内完成换热的冷却气体通过冷却气体排气管排出容纳腔21。可以理解的是，可以采用本领域内已知的其他形式的排气系统，这里不再详细描述。
[0036]进一步地，根据本发明的一个实施例，冷却气体可以为压缩空气。由此，冷却气体进气系统42和冷却气体排气通道52相配合，使托盘20的容纳腔21内具有流动的冷却气体，便于冷却气体与托盘20进行热量交换。且冷却空气可带走散热器30上的热量，增强了散热器30的散热效果。采用压缩空气作为冷却气体，不仅能使压缩空气膨胀时快速对散热器及托盘制冷，提高了散热器的散热性能，而且降低了成本。
[0037]根据本发明的一个实施例，如图3所示，托盘20包括第一托盘22和第二托盘23。第一托盘22的下表面(即如图3所示的下表面)上设有第一凹槽(未示出)，第二托盘23的上表面(即如图3所示的上表面)设有第二凹槽(未示出)。第一托盘22安装在第二托盘23上，且所述第一凹槽和第二凹槽相对以形成容纳腔21。由此，使托盘20结构简单，加工和装配方便且便于安装散热器30。
[0038]根据本发明的一个实施例，如图3至图5所示，散热器30包括圆柱状本体31和安装在圆柱状本体31内的散热片32。进一步地，散热片32为多个，散热片32分别沿托盘20的径向延伸且沿托盘20的周向间隔设置，即如图5所示，由此，增加了散热器30的散热面积，且便于冷却气体流动，提高了散热器30的散热效果。
[0039]根据本发明的一个实施例，如图5所示，散热片32沿径向方向具有翅片321。每个散热片32上设有多个翅片321。多个翅片321沿托盘32的径向间隔设置，多个翅片321的尺寸沿托盘20的径向从外向内逐渐减小。由此，进一步的增加了散热器30的散热面积，提高了散热器30的散热效果。
[0040]下面参考图2描述根据本发明另一实施例的化学气相沉积反应腔室。
[0041 ] 如图2所示，在反应腔室内沿上下方向设有多层托盘20，如上所述，每层托盘20内均形成有容纳腔21，且容纳腔内设有散热器30。
[0042]在本发明的此实施例中，反应腔室内设有沿上下方向延伸的冷却气体进气管，冷却气体进气管上设有与每层托盘20的容纳腔21连通的通孔，以使冷却气体由冷却气体进气管输送进入容纳腔21。反应腔室内还设有冷却气体排气管，冷却气体排气管上形成有分别与每层托盘20的容纳腔21连通的通孔，以使容纳腔21内的冷气通过冷却气体排气管输出容纳腔21。由于在反应腔室内设有多层托盘20，由此，提高了反应腔室的工作效率，降低成本。
[0043]根据本发明实施例的金属化学气相沉积设备，包括根据本发明前述任一实施例描述的化学气相沉积反应腔室，根据本发明实施例的金属化学气相沉积设备可以已知的，这里不再详细描述。
[0044]根据本发明实施例的金属化学气相沉积设备，托盘的散热效率增强，提高了反应腔室的工作效率。而且无需通入冷却气体，例如氮气，避免了产生颗粒而污染基片。由于散热器容纳在密闭的容纳腔内，因此散热器不会影响反应腔室内的工艺气体的纯度，因此能够更好的保证化学气相沉积的工艺效果。
[0045]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0046]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种化学气相沉积反应腔室，包括进气系统、感应线圈、排气系统和托盘，所述感应线圈设置在反应腔室的外部，用于加热反应腔室内部的托盘，其特征在于，所述托盘具有容纳腔，所述容纳腔内设置有散热器。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述进气系统由工艺气体进气系统和冷却气体进气系统构成，所述排气系统由工艺气体排气系统和冷却气体排气通道构成，所述冷却气体进气系统与所述容纳腔相连，用于向所述容纳腔内输送冷却气体，所述冷却气体通过与容纳腔相连的冷却气体排气通道排出容纳腔。
3.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述托盘包括第一托盘和第二托盘，所述第一托盘的下表面上设有第一凹槽且所述第二托盘的上表面设有第二凹槽，所述第一托盘安装在所述第二托盘上且所述第一凹槽和第二凹槽相对以形成所述容纳腔。
4.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述散热器包括圆柱状本体和安装在所述圆柱状本体内的散热片。
5.根据权利要求4所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述散热片沿径向方向具有翅片。
6.根据权利要求4所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述散热片为多个，所述散热片分别沿所述托盘的的径向延伸且沿所述托盘的周向间隔设置。
7.根据权利要求5所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，每个所述散热片上设有多个翅片，所述多个翅片沿所述托盘的径向间隔设置且所述多个翅片的尺寸沿所述托盘的径向从外向内逐渐减小。
8.根据权利要求2所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述冷却气体为压缩空气。
9.根据权利要求1所述的化学气相沉积反应腔室，其特征在于，所述托盘为多个且所述多个托盘沿上下方向间隔设置成多层。
10.一种金属化学气相沉积设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的化学气相沉积反应腔室。
【文档编号】C23C16/44GK103572255SQ201210284671
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】何丽 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司