一种用于高质量氧化物半导体材料制备的MOCVD加热盘的制作方法

本发明属于氧化物半导体材料生长及器件制备领域，使用金属有机物化学气相沉积技术(mocvd)作为材料生长制备平台，利用化学气相沉积技术(cvd)对mocvd加热盘进行沉积抗氧化材料薄膜处理，使其具有耐高温、抗氧化的功能，同时显著提升了加热盘在氧气氛围下的有效工作温度。通过以上设计得到可以在高温、氧气氛围下工作的用于制备氧化物半导体薄膜器件的mocvd加热盘。

背景技术：

近些年来氧化物半导体在电子学、微电子学和光电子学等领域得到了广泛应用，其应用的主要形态结构为氧化物半导体薄膜。因此能够获得高质量氧化物半导体薄膜的制备技术不可或缺。目前成熟的半导体薄膜制备工艺以气相沉积法为主，包含物理气相方法和化学气相方法两大类，其中金属有机物化学气相沉积技术(mocvd)可生长外延单晶薄膜是最成熟、最重要的半导体薄膜制备方法。但是传统mocvd设备的加热系统通常采用钨丝、铁铬铝合金等金属材质，由于易氧化的特性无法在含氧氛围下在较高温度中使用，而高质量氧化物半导体薄膜通常需要在氧气氛围中、在较高温度下生长，这极大限制了mocvd技术在氧化物半导体制备领域中的应用，同时也极大影响了氧化物半导体薄膜的理论研究和实际应用。

技术实现要素：

此项发明旨在利用碳化物的抗氧化性，使用碳化物材料作为沉积原料，利用cvd技术在mocvd设备加热盘上沉积均匀的微米级抗氧化层，在不影响加热效率的前提下获得具有抗氧化特性可应用于mocvd设备的加热盘。解决了原有mocvd设备无法在氧气氛围下高温使用的问题，为高质量氧化物半导体材料的制备提供了条件。

本发明的技术方案：

一种用于高质量氧化物半导体材料制备的mocvd加热盘，包括实心蛇形管1、上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3，实心蛇形管1作为加热源和上下表面沉积层的支撑结构；mocvd加热盘的主体结构为由一根盘旋的实心蛇形管1构成的平板式结构，实心蛇形管1两末端分别开孔，未连接；mocvd加热盘的主体平板结构的上下表面分别沉积有上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3。

所述的实心蛇形管的材质为铁铬铝合金，所述的实心蛇形管1构成的平板式结构的厚度为0.5～2mm。

所述的上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3的厚度为均匀分布的微米级碳化物，其不影响加热盘的加热效率，上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3的热膨胀系数与加热盘相近，可提高设备的使用寿命。

本发明的有益效果：本发明采用平面式铁铬铝合金加热盘，其结构利于抗氧化薄膜层的沉积；碳化物沉积层为使用cvd方法的微米级均匀薄膜，材料的热膨胀系数与所使用的铁铬铝合金加热盘相近，两种材料在升降温过程中贴合紧密无较大应力产生，不会在反复加热的过程中破坏薄膜出现裂痕或者脱落等现象；碳化物沉积层较薄且均匀性良好，经过cvd处理的加热盘的加热均匀性和发热效率不受影响，不仅解决了外延工艺中无法在氧气氛围中高温生长的技术难点也避免了沉积层导致发热不均的负面影响。使得mocvd设备制备高质量氧化物半导体薄膜的能力得到大幅提升。

附图说明

图1为用于氧化物半导体薄膜制备的加热盘结构示意图。

图2为铁铬铝合金加热盘俯视图。

图中：1实心蛇形管；2上表面碳化物沉积层；3下表面碳化物沉积层。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例

一种用于高质量氧化物半导体材料制备的mocvd加热盘，包括实心蛇形管1、上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3，实心蛇形管1作为加热源和上下表面沉积层的支撑结构；mocvd加热盘的主体结构为由一根盘旋的实心蛇形管1构成的平板式结构，实心蛇形管1两末端分别开孔，未连接；mocvd加热盘的主体平板结构的上下表面分别沉积有上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3。

所述的实心蛇形管的材质为铁铬铝合金，所述的实心蛇形管1构成的平板式结构的厚度为1.08mm。

所述的上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3的厚度为均匀分布的微米级碳化物，其不影响加热盘的加热效率，上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3的热膨胀系数与加热盘相近，可提高设备的使用寿命。

所述的上碳化物沉积层2和下碳化物沉积层3为碳化钛薄膜层，碳化钛材料具有耐高温抗氧化性、熔点高、良好的导热性等特点，完全满足氧化物半导体薄膜制备的mocvd加热盘在氧气氛围下1000℃高温中使用的要求。

为缓解应力，在碳化钛薄膜层中掺入铝源，1040℃温度下50mbar低压生长。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种用于高质量氧化物半导体材料制备的MOCVD加热盘，属于氧化物半导体材料生长及器件制备领域。实心蛇形管作为加热源和上下表面沉积层的支撑结构；MOCVD加热盘的主体结构为由一根盘旋的实心蛇形管构成的平板式结构，实心蛇形管两末端分别开孔，未连接；MOCVD加热盘的主体平板结构的上下表面分别沉积有上碳化物沉积层和下碳化物沉积层。MOCVD加热盘上的碳化物沉积层较薄且均匀性良好，经过CVD处理的加热盘的加热均匀性和发热效率不受影响，不仅解决了外延工艺中无法在氧气氛围中高温生长的技术难点也避免了沉积层导致发热不均的负面影响。使得MOCVD设备制备高质量氧化物半导体薄膜的能力得到大幅提升。

技术研发人员：柳阳;梁红伟;夏晓川;申人升;陈远鹏
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2017.04.21
技术公布日：2017.08.22