反应腔和mocvd设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔和一种包括该反应腔 的M0CVD设备。
【背景技术】
[0002] M0CVD是金属有机化合物化学气相淀积（Metal-organic Chemical Vapor D印osition)的英文缩写。MOCVD是在气相外延生长（VPE)的基础上发展起来的一种新型 气相外延生长技术。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为 晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种III-V族、II-VI族 化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。
[0003] 图1所示的是一种现有的M0CVD设备的示意图，图2中所示的是该M0CVD设备的 反应腔内M0CVD生长过程示意图。
[0004] 如图1所示，M0CVD设备包括反应腔10和设置在反应腔10外部的感应线圈20,反 应腔10包括腔室主体11和设置在腔室主体11内部的多层石墨托盘12。该石墨托盘12用 于承载基片。
[0005] 在进行M0CVD反应时，氢气运载着M0 (Metal-organic，金属有机化合物）和氢化 物进入反应腔10内部。M0和氢化物随着氢气流向位于石墨托盘12上的基片。随着反应 腔10内温度升高，反应腔10内发生的气相反应为M0和氢化物之间形成聚合物，当反应腔 10内温度继续升高时，M0和氢化物及二者的聚合物逐步分解，甚至气相成核。气相中形成 的反应品种扩散至基片表面后被吸附，随后吸附的反应品种会在基片的表面扩散并继续发 生表面反应，并最终进入基片的经过形成外延层。表面反应的副产物从生长表面解吸，通过 扩散回到住气流，被氢气带出反应腔。
[0006] M0CVD生长过程有如下要求：一是要求加热后石墨托盘12的温度均匀性良好，在 生长区的温差不超过±1°C ;二是反应气体在反应区要有稳定的流场。
[0007] 图2中所示的是图1中所示的M0CVD设备中的电场分布图，从图中可以看出，电场 线从反应腔中心到反应腔内表面由疏到密，而石墨托盘12与感应线圈20通信设置，因此导 致了石墨托盘12表面外围温度高，中间温度低，从而不能满足M0CVD生长的要求。
[0008] 因此，如何在满足快速升温及降温的前提下，保证外延生长区的温度均匀性成为 本领域亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种反应腔和一种包括该反应腔的M0CVD设备。在利用该 M0CVD设备进行M0CVD工艺时，基片的外延生长区温度均匀。
[0010] 作为本发明的一个方面，提供一种反应腔，其中，该反应腔包括腔室主体和设置在 腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面 上的多个用于承载基片的承载槽。
[0011] 优选地，所述本体的外表面形成为回转表面，所述承载件能够绕所述本体的中心 轴线转动。
[0012] 优选地，所述承载槽的深度方向垂直于所述本体的外表面，所述承载槽的底面与 所述承载件的本体的外表面平行，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的轴向方向的夹 角在10°至15°之间。
[0013] 优选地，所述本体的壁厚沿所述本体的中心轴线从上至下逐渐减小。
[0014] 优选地，所述反应腔包括设置在所述承载件顶端的连接板和与该连接板相连的旋 转轴，该旋转轴与所述承载件的本体同轴设置，且所述旋转轴沿所述承载件的本体的轴向 方向延伸至所述腔室主体外部。
[0015] 优选地，所述腔室主体包括内壁和与该内壁间隔设置的外壁，所述内壁和所述外 壁之间形成反应空间，所述承载件设置在所述反应空间。
[0016] 优选地，所述腔室主体包括设置在所述外壁上端的上端盖、设置在该所述外壁下 端的下端盖和设置在所述内壁上端的内端盖，所述内壁的下端设置在所述下端盖上，所述 内壁、所述外壁、所述上端盖、所述下端盖和所述内端盖围成所述反应空间。
[0017] 优选地，所述上端盖上设置有进气孔，所述下端盖上有排气孔。
[0018] 作为本发明的另一个方面，提供一种M0CVD设备，该M0CVD设备包括反应腔、感应 线圈、进气系统和排气系统，其中，所述反应腔为本发明所提供的上述反应腔，所述进气系 统和所述排气系统分别与所述反应腔相通，所述感应线圈同轴地设置在所述承载件的本体 的内腔中。
[0019] 优选地，所述M0CVD设备还包括感应线圈支架，该感应线圈支架设置在所述本体 的内腔中，所述感应线圈缠绕在所述感应线圈支架上，且所述感应线圈的每一圈与所述承 载件的外表面之间的距离相等。
[0020] 在本发明书所提供的反应腔中，承载件外表面的产生的涡流最大，因此，外表面产 生的热量最多。将基片设置在承载件的外表面上对基片进行加热可以有效地利用感应加热 所产生的热量。并且，由于承载件的本体的外表面产生的热量均匀，所以，利用本发明所提 供的反应腔进行M0CVD工艺时，设置在承载件的承载槽内的基片受热均匀，可以满足生长 区温度差不超过±1°C的要求。
【附图说明】
[0021] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0022] 图1是现有的M0CVD设备的示意图；
[0023] 图2为利用图1中所示的M0CVD设备进行M0CVD工艺时的电场线分布图；
[0024] 图3是本发明所提供的M0CVD设备的主剖示意图；
[0025] 图4展示了利用图3中所示的M0CVD设备进行M0CVD工艺时，承载件一个横截面 上的磁场和电流；
[0026] 图5是图3中所示的M0CVD设备的反应腔的示意图；
[0027] 图6是图5中所示的反应腔的腔室主体的示意图；
[0028] 图7是图5中所示的反应腔的承载件的示意图；
[0029] 附图标记说明
【主权项】
1. 一种反应腔，其特征在于，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承 载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片 的承载槽。
2. 根据权利要求1所述的反应腔，其特征在于，所述本体的外表面形成为回转表面，所 述承载件能够绕所述本体的中心轴线转动。
3. 根据权利要求2所述的反应腔，其特征在于，所述承载槽的深度方向垂直于所述本 体的外表面，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的外表面平行，所述承载槽的底面与 所述承载件的本体的轴向方向的夹角在10°至15°之间。
4. 根据权利要求3所述的反应腔，其特征在于，所述本体的壁厚沿所述本体的中心轴 线从上至下逐渐减小。
5. 根据权利要求2所述的反应腔，其特征在于，该反应腔包括设置在所述承载件顶端 的连接板和与该连接板相连的旋转轴，该旋转轴与所述承载件的本体同轴设置，且所述旋 转轴沿所述承载件的本体的轴向方向延伸至所述腔室主体外部。
6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的反应腔，其特征在于，所述腔室主体包括内壁 和与该内壁间隔设置的外壁，所述内壁和所述外壁之间形成反应空间，所述承载件设置在 所述反应空间。
7. 根据权利要求6所述的反应腔，其特征在于，所述腔室主体包括设置在所述外壁上 端的上端盖、设置在该所述外壁下端的下端盖和设置在所述内壁上端的内端盖，所述内壁 的下端设置在所述下端盖上，所述内壁、所述外壁、所述上端盖、所述下端盖和所述内端盖 围成所述反应空间。
8. 根据权利要求7所述的反应腔，其特征在于，所述上端盖上设置有进气孔，所述下端 盖上有排气孔。
9. 一种MOCVD设备，该MOCVD设备包括反应腔、感应线圈、进气系统和排气系统，其特征 在于，所述反应腔为权利要求1至8中任意一项所述的反应腔，所述进气系统和所述排气系 统分别与所述反应腔相通，所述感应线圈同轴地设置在所述承载件的本体的内腔中。
10. 根据权利要求9所述的MOCVD设备，其特征在于，该MOCVD设备还包括感应线圈支 架，该感应线圈支架设置在所述本体的内腔中，所述感应线圈缠绕在所述感应线圈支架上， 且所述感应线圈的每一圈与所述承载件的外表面之间的距离相等。
【专利摘要】本发明提供一种反应腔，其中，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片的承载槽。本发明还提供一种包括所述反应腔的MOVCD设备。在本发明书所提供的反应腔中，承载件外表面的产生的涡流最大，因此，外表面产生的热量最多。将基片设置在承载件的外表面上对基片进行加热可以有效地利用感应加热所产生的热量。并且，由于承载件的本体的外表面产生的热量均匀，所以，利用本发明所提供的反应腔进行MOCVD工艺时，设置在承载件的承载槽内的基片受热均匀，可以满足生长区温度差不超过±1℃的要求。
【IPC分类】C23C16-18, C23C16-458
【公开号】CN104746037
【申请号】CN201310737448
【发明人】袁福顺
【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
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月29日