高温化学气相沉积设备及其加热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备制造技术领域，特别涉及一种高温化学气相沉积设备及其加热系统。
【背景技术】
[0002]用化学气相沉积(CVD)设备生长薄膜材料，是将不同的气体或元素的氢化物共同通入反应室，混合气体流经加热的衬底表面时发生一系列化学反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。
[0003]反应室是整个CVD设备最核心的部分，决定了整个设备的性能。而反应室加热系统是影响薄膜沉积质量的重要因素，有些高质量的薄膜材料需要在高温下生长才能获得，如氮化铝和碳化硅薄膜材料，二者外延生长温度都在1300°C以上。由于高温CVD设备的加热系统有其特殊性，所以对高温CVD设备的加热系统设计要求更为苛刻，特别是部件的耐温性能，可靠性能都要进一步提高，近乎达到各种材料的极限，对材料的选择及防护有更高的要求。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效保护加热系统的高温化学气相沉积设备及其加热系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温化学气相沉积设备的加热系统，包括发热体，以及:
[0006]发热体支撑件，所述发热体支撑件的一端支撑连接于所述发热体的下部；
[0007]陶瓷绝缘件，所述陶瓷绝缘件与所述发热支撑件的另一端连接；所述陶瓷绝缘件包括端部和侧部；
[0008]热辐射防护件，所述热辐射防护件设置于所述发热体和所述陶瓷绝缘件之间，由对高温的耐受能力大于陶瓷的材料制成；所述热辐射防护件包括第一防护部和第二防护部；所述第一防护部设置于所述发热体与所述陶瓷绝缘件的端部之间，所述第二防护部设置在所述发热体与所述陶瓷绝缘件的侧部之间。
[0009]进一步地，所述热辐射防护件的第一防护部设置在所述陶瓷绝缘件的端部上，所述第二防护部沿着所述第一防护部的外侧向周围延伸预定的距离。
[0010]进一步地，所述热辐射防护件的第一防护部设置在所述陶瓷绝缘部件的端部上，所述第二防护部从所述陶瓷绝缘部件的端部外侧向下延伸预定的距离。
[0011]进一步地，所述热辐射防护件的第一防护部设置在所述陶瓷绝缘部件的端部上，所述第一防护部与所述陶瓷绝缘件相对的面上设置有凸起。
[0012]进一步地，所述凸起由环状或条状的金属形成。
[0013]进一步地，所述加热系统还包括隔热部件，所述隔热部件设置在所述陶瓷绝缘件的底部；所述隔热部件包括一层或多层隔热屏，所述隔热部件最上层的隔热屏的上表面为镜面。
[0014]进一步地，所述发热体包括分离的第一发热组件和第二发热组件，所述第一发热组件和第二发热组件之间隔开预定的间距，相邻的发热组件之间设置有隔离件。
[0015]进一步地，所述隔离件包括隔离陶瓷以及隔离陶瓷热防护件；所述隔离陶瓷热防护件包括与所述第一发热组件相对的第一隔离陶瓷热防护部，以及与所述第二发热组件相对的第二隔离陶瓷热防护部；所述第一隔离陶瓷热防护部和第二隔离陶瓷热防护部彼此分开。
[0016]进一步地，所述第一发热组件和第二发热组件包括片状或弹簧丝状发热组件。
[0017]进一步地，所述发热体支撑件包括支撑部和所述支撑部向下延伸形成的臂部，所述支撑部与所述发热体支撑连接，所述臂部伸入所述陶瓷绝缘件上的容置盲孔底部并与所述容置盲孔间隙配合。
[0018]进一步地，所述陶瓷绝缘件上的所述热辐射防护件设置有供所述臂部穿过的通孔，所述通孔盖住所述陶瓷绝缘件上的容置盲孔。
[0019]本发明还提供了一种高温化学气相沉积设备，所述设备包括被加热体；以及上述用于高温化学气相沉积设备的加热系统。
[0020]本发明提供的高温化学气相沉积设备及其加热系统，具有以下优点:
[0021]I)通过发热体支撑件对发热体进行支撑连接，可以防止发热体在高温加热过程中产生形变造成加热位置的偏移而影响加热温度的均匀性。
[0022]2)采用热辐射防护件对陶瓷绝缘件进行保护，可以防止陶瓷绝缘件在高温下的分解蒸发，进而可防止蒸发物质影响外延层的质量。
[0023]3)采用隔热部件可以防止加热系统内热量的损失，从而提高加热系统的效率。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1提供的用于高温化学气相沉积设备的加热系统的主视图。
[0025]图2为本发明实施例1提供的用于高温化学气相沉积设备的加热系统的侧视图。
[0026]图3为本发明实施例2提供的用于高温化学气相沉积设备的加热系统的主视图。
[0027]图4为本发明实施例3提供的用于高温化学气相沉积设备的加热系统的主视图。
[0028]图5为本发明实施例4提供的用于高温化学气相沉积设备的加热系统的主视图。
【具体实施方式】
[0029]实施例1
[0030]参见图1，本发明实施例提供的一种用于高温化学气相沉积设备的加热系统，包括:用于对被加热体06进行加热的发热体01，一端支撑连接在发热体01的下部的发热体支撑件05，与发热支撑体件05的另一端连接的陶瓷绝缘件03，设置于加热体01和陶瓷绝缘件03之间的热辐射防护部件02，以及设置在陶瓷绝缘部件03底部的隔热部件04。
[0031]其中，发热体01采用钨、铼或其它金属原料经过粉末冶金、乳制、铣削、线切割等一系列工艺制备而成的片状或弹簧丝状结构，发热体01不仅具有良好的导电能力，而且还具有超强的耐高温性能，其发热温度可从室温达到2000°C甚至2000°C以上，从而对其上部的被加热体06加热。而设置在加热体01上部的被加热体06是用于放置各种衬底的衬底托盘，例如被加热体06可以是用于外延生长成化合物单晶薄膜的衬底托盘。
[0032]由于发热体支撑件05与温度高达2000°C甚至2000°C以上的发热体01连接，因此发热体支撑件05在材质选择上应该采用钨，钼或其他能够耐受2000°C以上高温的金属，或采用其它能够耐受2000°C以上高温的导电材料。发热体支撑件05是由上述材料的丝或条制作而成的支撑件，包括支撑部051和多个沿支撑部051边缘向下延伸而形成的臂部052。支撑部051与加热体01底部连接，从下方支撑发热体01，支撑部051根据加热体01的宽度和长度设定宽度、长度和数量，以保证支撑部051能够稳定地支撑发热体01。臂部052的下部与陶瓷绝缘件03的端部连接，陶瓷绝缘件03端部设置有与臂部052位置对应且个数相等的容置盲孔031，每个臂部052从支撑部051向下延伸，伸入容置盲孔031内，臂部052与容置盲孔031间隙配合，且至少有两个容置盲孔031的底部与臂部052的底端接触，从而增加臂部052在容置盲孔031的稳定性，以便使整个发热体支撑件05与陶瓷绝缘件03稳定连接，从而使发热体01通过发热体支撑件05与陶瓷绝缘件03稳固连接，以保证发热体支撑件05对发热体01支撑的稳定性，防止加热体01在加热过程中产生形变而造成加热位置的偏移而影响加热效果。当然，作为本实施例的其他【具体实施方式】，发热体支撑件05也可以采用其它形式的稳固支撑结构，例如发热体支撑件05还可以采用多个类似于“ 丫 ”形的支撑结构，“ 丫 ”形支撑结构包括枝部以及从枝部向下延伸的干部，枝部用来支撑发热体OI，干部设置在陶瓷绝缘件03端部用于支撑枝部，从而实现“丫”形结构对发热体01的支撑。
[0033]由于陶瓷绝缘件03采用的陶瓷材料具有良好的绝缘性能，因此，陶瓷绝缘件03与发热体支撑件05的配合不仅能起到稳定支撑发热体01的作用，而且还可以防止发热体01和发热体支撑件05漏电，从而避免因漏电而影响加热系统的加热效果。
[0034]由于陶瓷绝缘件03采用的陶瓷材料不能耐受1600°C以上的高温，而发热体01的发热温度可以高达2000°C以上，发热体01高温辐射的热量容易造成陶瓷绝缘件03的高温熔蚀而使陶瓷绝缘件03的陶瓷成分分解蒸发，从而造成蒸发物质影响外延层的生长质量。因此，为了防止陶瓷绝缘件03发生高温熔蚀现象，故在加热体01和陶瓷绝缘件03之间设置热辐射防护件02，热辐射防护件02包括第一防护部021和第二防护部022 ;第一防护部021设置于发热体01与陶瓷绝缘件03的端部之间，第二防护部022设置在发热体01与陶瓷绝缘件03的侧部之间。第一防护部021上位于容置盲孔031的位置处设置有供发热体支撑件05的臂部052穿过的通孔，并且通孔恰好盖住陶瓷绝缘件03上的容置盲孔031。当高温化学气相沉积设备的加热系统工作时，工作温度高达2000°C以上的发热体01辐射的热量辐射到陶瓷绝缘件03上，由于陶瓷绝缘件03端部的第一防护部021和侧部的第二防护部022的防护作用，可避免陶瓷绝缘件03的温度升高到它的耐受温度1600°C，从而可避免陶瓷绝缘件03出现高温熔蚀而使其陶瓷成分分解蒸发，从而可避