专利名称：热化学气相沉积反应器以及提高反应器中热辐射率的方法
技术领域：
本发明涉及用于生产化合物半导体光电器件的热化学气相沉积反应器以及提高反应器中热辐射率的方法。
背景技术：
热化学气相沉积反应器，尤其是金属有机物化学气相沉淀系统(以下简称M0CVD) 是用于生产半导体光电器件的最核心设备。在金属有机物化学气相沉淀(MOCVD)过程中，反应气体从气源被引入反应腔，使放置在反应腔内的外延片上外延生长形成晶格结构薄膜。Emissivity代表了物体表面的在一定温度下向外辐射热量的能力(数值在(Tl之间的系数)，称为热辐射率，通常越是光亮的物质(如抛光的银)热辐射率越低，相反就是越是毛糙、灰暗的物体热辐射率数值越高。在上述外延生长的高温化学反应过程中，MOCVD反应腔中的温度非常高，通常达到1200° C左右，安装在反应腔内的某些器件，如加热电阻丝钼Mo和反应腔内壁不锈钢 (stainless steel)，这些器件具有抛光的金属表面，随着长时间反应的进行，本来光亮的器件表面会积累一些沉积物，或者表面材料被氧化，这些原因都会造成器件的热辐射率上升，比如反应腔内壁的热辐射率本来是只有不到0. 1的，时间长了之后就变成大于0. 7 了， Mo加热电阻丝的热辐射率本来是0. 05，长时间运行后就变成大于0. 2 了，热辐射率的变化会影响反应腔内的热场分布，随着时间的推移，加工效果越来越偏离理想值。
发明内容
本发明提供的一种对MOCVD反应腔中的器件进行表面处理以提高热辐射率的方法，使反应腔中的器件表面在反应开始之前就达到稳定的热辐射率，从而保证了加工的均一性和效果。为了达到上述目的，本发明提供一种对热化学气相沉积反应器中的器件进行表面处理以提高热辐射率的方法，在进行反应之前，对反应腔中的器件预先进行表面处理，从而提高器件的热辐射率数值使反应腔中器件表面相对未处理前的热辐射数值提高3倍以上， 其中所述反应腔中的器件包括加热电阻丝钼Mo和反应腔内壁不锈钢。—种热化学气相沉积反应器，包括一个反应腔体，以及腔体内包围的一个基盘，所述基盘包括上表面用于安装待处理基片，下表面接受一个加热器的热辐射，其中所述反应腔体的内壁具有预处理内壁使反应腔体内壁的热辐射率大于0. 5。所述加热器的表面热辐射率大于0. 2。所述加热器的表面热辐射率大于0. 3。所述反应腔内壁的表面热辐射率大于0. 6。所述热化学气相沉积反应器是金属有机物化学气相沉积反应器。本发明使反应腔中的器件表面在反应开始之前就达到稳定的热辐射率，从而保证了加工的均一性和效果。
图1为运用本发明MOCVD反应器的结构示意图。
具体实施例方式以下根据图1，具体说明本发明的较佳实施例。本发明提供一种对热化学气相沉积反应器中的器件进行表面处理以提高热辐射率的方法，在进行反应之前，对反应腔中的器件预先进行表面处理，改变器件表面的粗糙度或者器件表面的材料组成，使器件表面钝化，从而提高器件的热辐射率数值。所述热化学气相沉积反应器是金属有机物化学气相沉积反应器(M0CVD)。如图1所示，MOCVD反应器包括反应腔100，反应腔内包括一个基盘104，基盘104 上表面放置待处理的基片105。基盘下方包括一个加热器103，如钼Mo材料的电阻丝，用来加热基盘下表面，使得基盘上方的基片在反应过程中达到1200度左右的合适温度。基盘由一个选择轴M驱动旋转。反应器还包括一个抽气装置106用来抽走反应完成后的反应气体。反应器顶部包括一个气体喷淋头101，将来自气源41经过气体管道43到达气体喷淋头第一气孔的第一反应气体和来自气源42经过气体管道44到达气体喷淋头第二气孔的第二反应气体分别喷入反应腔内。气体喷淋头101还包括冷却液50经过管道51将气体喷淋头内朝向反应区的热量带走以维持喷淋头101表面的温度。除了图1所示的MOCVD反应腔结构也可以有其它结构，如反应气体不是从上方气体喷淋头喷出而是从基片上水平流过的反应腔结构。也有利用等离子解离再过滤等离子体后流入反应腔的结构，这些结构都不影响本发明方法的实现，可以采用本发明方法来提高加工效果的均一性。在MOCVD反应腔中，主要是对加热电阻丝钼Mo和反应腔内壁不锈钢进行表面处理。所述的表面处理方法有很多种实现方式，以下具体列举。实施例1
表面处理方法包含以下步骤 步骤1、对器件进行氧化处理； 步骤2、在器件表面包覆难熔金属的可溶性盐； 步骤3、将盐和氧化物还原为金属形式。实施例2
表面处理方法包含以下步骤 步骤1、对器件进行氧化处理； 步骤2、在器件表面包覆氧化铝； 步骤3、加热器件；
步骤4、在器件表面包覆难熔金属的可溶性盐； 步骤5、将盐还原为金属形式。实施例3
表面处理方法包含以下步骤
步骤1、在空气氛围中以725°C的温度对器件加热5分钟；
4步骤2、在器件表面包覆氧化铝；
步骤3、在吐氛围中以1650°C的温度对器件加热5分钟； 步骤4、将器件浸入钨酸铵溶液；
步骤5、在吐氛围中以1000°C的温度对器件加热10分钟。实施例4
表面处理方法包含以下步骤
步骤1、将待处理的器件放入点燃等离子的反应腔中利用等离子对器件表面进行腐
蚀；
所述的等离子为惰性气体，或者H2,或者N2 ； 步骤2、将处理后的器件取出清洗。腐蚀的时间和等离子浓度等决定了处理后的器件最终的表面热辐射率参数。实施例5
表面处理方法包含以下步骤
步骤1、将待处理的器件放入腐蚀性溶液如盐酸溶液中处理； 步骤2、将处理后的器件取出清洗。实施例6
表面处理方法包含以下步骤
在器件表面镀一层具有高稳定性热辐射率的材料。比如可以用等离子溅镀一层粗糙的陶瓷材料在反应腔内壁，陶瓷材料只要是不会被反应气体在反应温度下腐蚀的就可以，比如氧化铝Al2O3等。其它各种提高器件表面热辐射率的方法还有很多，如专利US6825021或者 US4126489等均有记载，所以在此不再赘述。利用本发明的方法对反应腔中的器件表面预先进行钝化处理，使得不锈钢内壁表面的热辐射率从反应一开始就稳定在了 0. 5或以上如0. 6,0. 7等，加热电阻丝Mo表面的热辐射率从反应一开始就稳定在了 0. 2或以上如0. 3，这样无论经过多久都能保证不会因为器件表面热辐射率的改变而影响加工均一性和效果。即使反应器运行时间很久，器件表面有腐蚀或污染物沉积后仍然能保持与原有器件相近的热辐射率表面。这样就减少了器件清洗或更换的次数，同时也能够长时间保持MOCVD在运行过程中内部温度的稳定分布。上述预处理后的热辐射率参数可以根据每个反应腔不同的设计需要选择。经过预处理后器件的表面热辐射率参数要与现有技术中未经处理但是长时间运行后的器件表面热辐射参数相当或者更大。比如原有钼材料的热辐射率为0. 05的经过运行后其表面热辐射参数增长为 0.2，所以采用本发明方法经过预处理后，表面热辐射参数变大为原来4倍以上就能获得本发明所需要的稳定加工环境的效果。同样未经处理的反应器内壁不锈钢材料的热辐射率也从0. 1扩大到0. 7，热辐射参数变大为原来的7倍，采用本发明方法也需要使该参书扩大为原有的7倍。当然上述参数变化的举例仅说明最佳情况下，但是即使只扩大为原来表面热辐射参数的4倍以下如3倍，仍然能对现有技术的热漂移现象进行显著的改善，虽不是最佳效果也远好于现有技术。本发明除了能够应用于MOCVD反应腔也可以应用于其它需要高温加热的高温化学气相沉积反应腔(Thermal CVD)用来沉积S^2或者金属氧化物如氧化钛，氧化铝等。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种对热化学气相沉积反应器中的器件进行表面处理以提高热辐射率的方法，其特征在于，在进行反应之前，对反应腔中的器件预先进行表面处理，从而提高器件的热辐射率数值使反应腔中器件表面相对未处理前的热辐射数值提高3倍以上，其中所述反应腔中的器件包括加热电阻丝钼Mo和反应腔内壁不锈钢。
2.一种热化学气相沉积反应器，包括一个反应腔体(100)，以及腔体内包围的一个基盘(104)，所述基盘包括上表面用于安装待处理基片(105)，下表面接受一个加热器(103) 的热辐射，其中所述反应腔体的内壁具有预处理内壁使反应腔体内壁的热辐射率大于0.5。
3.根据权利要求2所述的热化学气相沉积反应器，其特征在于，其中所述加热器的表面热辐射率大于0.2。
4.根据权利要求2所述的热化学气相沉积反应器，其特征在于，其中所述加热器的表面热辐射率大于0.3。
5.根据权利要求2所述的热化学气相沉积反应器，其特征在于，其中所述反应腔内壁的表面热辐射率大于0.6。
6.根据权利要求2所述的热化学气相沉积反应器，其特征在于，其中所述热化学气相沉积反应器是金属有机物化学气相沉积反应器。
全文摘要
一种热化学气相沉积反应器以及提高反应器中热辐射率的方法，在进行反应之前，对反应腔中的器件预先进行表面处理，改变器件表面的粗糙度或者器件表面的材料组成，使器件表面钝化，从而提高器件的热辐射率数值。本发明使反应腔中的器件表面在反应开始之前就达到稳定的热辐射率，从而保证了加工的均一性和效果。
文档编号C23C16/46GK102409318SQ20111040371
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者杜志游 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司