反应腔室以及化学气相淀积机台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体领域，尤其涉及一种反应腔室以及化学气相淀积机台。
【背景技术】
[0002]金属有机化合物化学气相淀积(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的源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种II1-V族、I1-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。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(1-1OOT0rr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行，衬底温度为500°C _1200°C，用射频感应加热石墨基座，H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。
[0003]MOCVD需要在高温条件下进行，因此需要高温反应腔室以形成薄膜。现有的反应腔室如图1所示，包括腔体1，加热器2和套设于加热器2外侧的固定环3，以及位于腔体I内部上方的喷淋头5。加热器2即用于在MOCVD制程中承载衬底100 (加热器2表面具有多个支撑件4，用以承载衬底100，防止衬底100过度受热)并对衬底100进行加热，使得衬底100温度达到所需的值；喷淋头5用于将MOCVD制程中所需的反应气体通入腔室I中，以在衬底100表面反应生成薄膜。
[0004]现有的反应腔室中，衬底100需放置于加热器2上，并通过固定环3加以固定。然而，放置于加热器2上的衬底100的大小不可能完全等于固定环3的环口大小，因此固定环3与衬底100之间难免存在空隙6。由于空隙6的底部通到加热器表面，因此也具有较高的温度，喷淋头5通入的反应气体也会在孔隙6中成膜，此部分的成膜会在后期的工艺中对衬底表面的成膜造成不良影响。具体的原因是，加热器2的加热以及喷淋头5产生的对流，孔隙6中的生成物会漂浮到衬底100表面，对表面成膜造成损害。为了解决此问题，现有的加热器2通常具有粗糙的表面，以尽可能黏住空隙6中的生成物，防止生成物漂浮至衬底100的表面。
[0005]然而，随着MOCVD在腔室I中的多次进行，空隙6中的生成物会逐渐增多，当生成物足够多时，加热器2的粗糙表面不足以完全黏住生成物，因此需要对加热器2做定期维护。具体的维护方法是:定期取下固定环3，并对加热器2的表面进行清洁。但是加热器2的定期维护过程会使加热器2的表面变得越来越光滑，导致对进入空隙6中的生成物的粘着力越来越差。因此，过度清洁的加热器2，在后期的MOCVD过程中无法保证较好的粘着力。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是防止加热器表面过度成膜，影响衬底表面的成膜过程。基于此，本实用新型提供一种反应腔室，包括:
[0007]腔体，用于承载衬底并对衬底加热的加热器，以及套设于所述加热器外侧的固定环；所述固定环包括内环和外环，所述外环用于固定所述加热器上的衬底，所述内环填充所述外环和所述衬底之间的缝隙。
[0008]可选的，所述内环紧贴所述外环的内侧设置。
[0009]可选的，所述外环的表面高度高于所述加热器的表面高度。
[0010]可选的，所述内环的表面高度不低于所述加热器的表面高度。
[0011]可选的，所述加热器的表面具有支撑件，用于支撑所述衬底。
[0012]可选的，所述加热器的外侧具有对应所述固定环的凹陷部，用于承载所述固定环。
[0013]可选的，所述凹陷部具有粗糙表面。
[0014]本实用新型还提供一种化学气相淀积机台，包括上述的反应腔室；以及喷淋头，位于所述腔体内部，用于将反应气体通入所述腔体中。
[0015]可选的，所述喷淋头位于所述腔体的顶部，且与所述加热器相对设置。
[0016]可选的，所述化学气相淀积机台为金属有机化合物化学气相淀积机台。
[0017]本实用新型的反应腔室中，内环对外环和衬底之间的空隙起到很大的阻挡作用。本实用新型的化学气相淀积机台包含上述反应腔室以及喷淋头，当反应气体通过喷淋头进入腔体后，在加热器的表面形成的生成物大大减少，能够提高对衬底化学气相淀积的质量。另外，对加热器定期清洁的周期可以大大延长，有效减小了清洁加热器对加热器表面带来的损害。
【附图说明】
[0018]图1为现有技术中的反应腔室不意图。
[0019]图2为本实用新型一实施例所述反应腔室的示意图。
[0020]图3为本实用新型一实施例所述化学气相淀积机台的示意图。
[0021]图4为本实用新型一实施例所述反应腔室的立体图。
【具体实施方式】
[0022]由于加热器表面的定期维护会减弱加热器表面的粘着力，影响后续衬底表面的成膜，发明人想到从根源上解决此问题，即尽可能减少防止反应气体接触加热器的表面，使得反应气体尽可能多地在衬底表面反应成膜。据此提出本实用新型的反应腔室。
[0023]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0024]如图2所示，本实用新型的反应腔室包括腔体10，用于承载衬底1000并对衬底1000加热的加热器20，以及套设于所述加热器20外侧的固定环30，其中固定环30包括内环32和外环31，所述外环31用于固定所述加热器20上的衬底1000，所述内环32填充所述外环31和所述衬底1000之间的缝隙。
[0025]在本实施例中，内环32紧贴外环31的内侧设置，在外环31的内侧形成一圈，以堵住外环31和内环32之间的空隙。如此一来，衬底1000的周围与固定环30边缘的空隙大大减小，能够有效减少反应气体进入空隙并接触加热器20的表面。具体的，内环32裹住外环31的内侧以及下方，其截面呈L字形。通常情况下，内环32与外环31自成一体，当然内环32也可以拆卸下来而单独使用外环31。对于内环32的具体形状和构造，本实用新型不作限制，只要能起到填充所述外环31和所述衬底1000之间缝隙的作用即可。
[0026]如图2所示，外环31的表面高度高于加热器20的表面高度，如此设计的目的是为了从四周对放置于加热器20上的衬底1000进行限位，以固定住衬底1000的位置；内环32的表面高度不低于所述加热器20的表面高度，即可以等于加热器20的表面高度，也可以高于加热器20的表面高度，如此即可防止反应生成物进入外环31与衬底1000之间的空隙中。对于内环32和外环31的具体高度，本实用新型不作限制。
[0027]本实用新型的反应腔室10还包括支撑件40，设置于加热器20的表面，用于支撑所述衬底1000，防止加热器20的表面直接接触衬底1000的表面，造成对衬底1000的过度加热。具体的，支撑件40的数量为4个，其高度相等，能够平稳托起衬底1000，使得衬底1000的表面保持水平，以利于在衬底1000上生长厚度均匀的膜。
[0028]加热器20的具体形状是中间高，四周低，在四周形成环状的凹陷部，以承载固定环30。当固定环30放置于凹陷部上时，如图4所示，在加热器20的中间形成一个圆形的凹槽200，以容纳衬底1000。
[0029]本实用新型还提供一种化学气相淀积机台，如图3所示，具体是在上述反应腔室的基础上增加喷淋头50，喷淋头50位于所述腔体10的内部，且位于腔体10的顶端，与加热器20相对设置，用于将反应气体通入所述腔体10中。
[0030]上述化学气相淀积机台可用于MOCVD制程中，以解决【背景技术】所述的技术问题。下面以此为例详细说明本实用新型的上述化学气相淀积机台的工作过程。
[0031]首先，将包含外环31和内环32的固定环30套设于加热器20的周围，以在加热器的表面形成凹槽200 ;此时即可将需要进行MOCVD制程的衬底1000放置到此凹槽200中。然后，开启加热器20对衬底1000进行加热，加热到所需温度时开启喷淋头50，向腔体10中通入反应气体，例如为TDMAT (氨基钛)和氦气的混合气体，以在衬底1000的表面生成氮化钛薄膜。
[0032]本实用新型所述的反应腔室由于具有位于外环31和衬底1000之间的内环32，内环32对外环31和衬底1000之间的空隙起到很大的阻挡作用。因此，当反应气体通过喷淋头50进入腔室10后，在加热器20的表面形成的生成物大大减少，能够提高对衬底1000化学气相淀积的质量。另外，对加热器2定期清洁的周期可以大大延长，有效减小了清洁加热器2对加热器2表面带来的损害。
[0033]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种反应腔室，包括腔体，用于承载衬底并对衬底加热的加热器，以及套设于所述加热器外侧的固定环；其特征在于，所述固定环包括内环和外环，所述外环用于固定所述加热器上的衬底，所述内环填充所述外环和所述衬底之间的缝隙。
2.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述内环紧贴所述外环的内侧设置。
3.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述外环的表面高度高于所述加热器的表面高度。
4.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述内环的表面高度不低于所述加热器的表面高度。
5.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述加热器的表面具有支撑件，用于支撑所述衬底。
6.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述加热器的外侧具有对应所述固定环的凹陷部，用于承载所述固定环。
7.如权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述凹陷部具有粗糙表面。
8.一种化学气相淀积机台，其特征在于，包括 如权利要求1-7任意一项所述的反应腔室；以及 喷淋头，位于所述腔体内部，用于将反应气体通入所述腔体中。
9.如权利要求8所述的化学气相淀积机台，其特征在于，所述喷淋头位于所述腔体的顶部，且与所述加热器相对设置。
10.如权利要求8所述的化学气相淀积机台，其特征在于，所述化学气相淀积机台为金属有机化合物化学气相淀积机台。
【专利摘要】本实用新型提供一种反应腔室，包括腔体、用于承载衬底并对衬底加热的加热器，以及套设于所述加热器外侧的固定环，固定环包括内环和外环，外环用于固定所述加热器上的衬底，内环填充所述外环和所述衬底之间的缝隙。内环对外环和衬底之间的空隙起到很大的阻挡作用。本实用新型还提供一种化学气相淀积机台，包含上述反应腔室以及喷淋头，当反应气体通过喷淋头进入腔体后，在加热器的表面形成的生成物大大减少，能够提高对衬底化学气相淀积的质量。另外，对加热器定期清洁的周期可以大大延长，有效减小了清洁加热器对加热器表面带来的损害。
【IPC分类】C23C16-44
【公开号】CN204455285
【申请号】CN201520111362
【发明人】盛春鸣, 胡频升, 胡旭峰, 吴海云, 郑书毓
【申请人】中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月15日