用于化学汽相沉积的具有铁磁流体密封件的转盘反应器制造技术

一种用于化学汽相沉积的转盘反应器，其包括真空室和铁磁流体穿通件，该铁磁流体穿通件包括上部和下部铁磁流体密封件，马达轴通过该铁磁流体穿通件进入真空室中。马达联接至马达轴，并且定位在上部和下部铁磁流体密封件之间的大气区域中。转台定位在真空室中，并且联接至马达轴，从而马达按所需转速转动转台。介电支架联接至转台，从而转台当由轴驱动时转动介电支架。基片载体定位在用于化学汽相沉积处理的真空室中的介电支架上。加热器定位成靠近基片载体，该加热器将基片载体的温度控制到化学汽相沉积所需的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于化学气相沉积的具有铁磁流体密封件的转盘反应器这里使用的章节标题仅出于文章组织方面的考虑，不应解释成按任何方式限制在本申请中描述的主题。对于相关申请的交叉参考本申请要求对于如下申请的优先权：美国临时专利申请No.61/648,640，在2012年5月18日提交，标题为“用于化学气相沉积的转盘”；美国临时专利申请No.61/781,858，在2013年3月14日提交，标题为“用于化学气相沉积的具有铁磁流体密封件的转盘反应器”；以及美国临时专利申请No.61/648,646，在5/18/2012提交，标题为“用于化学气相沉积的基片载体”。美国临时专利申请No.61/648,640、No.61/781,858以及No.61/648,646的全部内容通过参考包括在里。
技术介绍
气相取向附生(VPE)是一种类型的化学气相沉积(CVD)，它涉及将包含化学物种的一种或多种气体引导到基片的表面上，从而相应物种在基片的表面上反应并且形成薄膜。例如，VPE系统可用来在基片上生长化合物半导体。材料典型地通过将至少一种前体气体，并且在多种工艺过程中，将至少第一和第二前体气体注入到处理室中而生长，该处理室包含晶体基片。化合物半导体，如III-V族半导体，可通过使用氢化物前体气体和有机金属前体气体在基片上生长各种半导体材料层而形成。金属有机气相取向附生(MOVPE)是一种气相沉积方法，这种气相沉积方法通常用来使用金属有机物和氢化物的表面反应来生长化合物半导体，这些金属有机物和氢化物包含要求的化学元素。例如，磷化铟可通过引入三甲基铟和磷化氢而在反应器中在基片上生长。在业内使用的用于MOVPE的可选择名称包括有机金属气相取向附生(OMVPE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)以及有机金属化学气相沉积(OMCVD)。在这些工艺过程中，气体在基片，如蓝宝石、Si、GaAs、InP、InAs或GaP基片，的生长表面处彼此反应，以形成通式InXGaYAlZNAAsBPCSbD的III-V族化合物，其中，X+Y+Z近似等于一，并且A+B+C+D近似等于一，并且X、Y、Z、A、B、C以及D中的每一个可以在零与一之间。在各种工艺过程中，基片可以是金属、半导体、或绝缘基片。在一些情况下，铋可以用来代替其它III族金属的一些或全部。化合物半导体，如III-V族半导体，也可通过使用氢化物或卤化物前体气体工艺过程在基片上生长各种半导体材料层而形成。在一种卤化物气相取向附生(HVPE)工艺过程中，III族氮化物(例如，GaN、AlN)通过使热气态金属氯化物(例如，GaCl或AlCl)与氨气(NH3)反应而形成。金属氯化物通过使热HCl气体在热III族金属上通过而产生。HVPE的一个特征是，它可具有非常高生长速率，对于一些现有技术工艺过程高达100μm每小时。HVPE的另一个特征是，它可用来沉积比较高质量的薄膜，因为薄膜在无碳环境中生长，并且因为热HCl气体提供自清洁作用。在这些工艺过程中，基片在反应室内保持在升高的温度下。前体气体典型地与惰性载体气体相混合，并且然后引导到反应室中。典型地，气体当它们被引入到反应室中时在比较低的温度下。随着气体到达热基片，它们的温度升高、并且因此它们用于反应的适用能量增大。取向附生层的形成通过组成化学物品在基片表面处的最终热解而发生。晶体通过在基片的表面上的化学反应并且不是通过物理沉积工艺过程而形成。因此，VPE是用于热力学金属稳定合金的合意生长技术。当前，VPE通常用来制造激光二极管、太阳能电池以及发光二极管(LED)。
技术实现思路
用于化学气相沉积的转盘反应器包括真空室和铁磁流体穿通件(ferrofluidfeedthrough)，该铁磁流体穿通件包括上部和下部铁磁流体密封件，马达轴通过该铁磁流体穿通件进入真空室中。在一些实施例中，铁磁流体穿通件形成空心导管，以将电气和管道设施提供到真空室。马达以机械或磁性方式联接至马达轴，并且定位在上部和下部铁磁流体密封件之间的大气区域中。转台定位在真空室中，并且联接至马达轴，从而马达按所需转速转动转台。在一些实施例中，转台由柔性装置联接至马达轴。而且，在一些实施例中，马达轴在偏离转台的转动中心的区域中联接至转台。介电支架，如石英支架，其联接至转台，从而转台当由轴驱动时转动介电支架。基片载体定位在用于化学气相沉积处理的真空室中的介电支架上。在各个实施例中，基片载体可通过在介电支架的顶部表面与基片载体的底部表面之间的摩擦而被保持在介电支架的顶部上，或者它可以以物理方式连结。基片载体可适于支承单个基片或多个基片。在一些实施例中，介电支架由一种材料形成，这种材料在被处理的基片与真空室中的冷区域之间建立隔热屏障。加热器定位成靠近基片载体，该加热器将基片载体的温度控制到化学气相沉积所需的温度。加热器可以定位在介电支架内部或外面。加热器可以包括两个或更多个独立加热区。加热器可以是石墨加热器，或者可以包括钨和/或铼盘管式加热器。而且，用于化学气相沉积的基片载体包括本体，该本体是大致圆形的。基片载体可由石墨、SiC、金属或陶瓷材料中的至少一者形成。基片载体可由具有热膨胀系数的材料形成，其导致基片载体的膨胀，这种膨胀将基片载体更紧密地保持在转动支架的顶部上。基片载体的重量选择成使得：在处理和清洗期间，基片载体借助于摩擦力而连结至转动支架的顶部表面。基片载体的顶部表面具有用来接纳基片的凹入区域。凹入区域可包括用来支承基片的接片。接片的形状可以是三角形的。接片可由一种材料形成，这种材料吸收当基片载体抵靠基片膨胀时产生的力的至少一些。而且，接片可减小随着基片载体的温度升高在基片上产生的机械应力。基片载体的凹入区域可在局部区域中加工到预定深度轮廓，其导致跨过基片载体的所需热特性。另外，基片载体的凹入区域可包括在局部区域中插入的材料，导致跨过基片载体的所需热特性。此外，基片载体的凹入区域可包括多阶(multi-level)底部表面。在局部区域中的材料的至少一种热性能可与形成基片载体的材料的热性能不同。基片载体的圆化边缘具有的形状能够减小热损失并且增进流过基片的工艺气体的均匀性。基片载体在圆化边缘的底部处具有大致平坦表面，用来定位在转动支承结构的顶部上。另外，基片载体具有定位成靠近圆化边缘的竖向边沿，该竖向边沿减小基片载体当定位在转动支架的顶部上时的摆动。竖向边沿的尺寸设定成用以在所需转动速率下将基片载体固定在转动支架的顶部上。附图说明按照优选和例示性实施例的本讲授与其进一步优点一起，在联系附图取得的如下详细描述中更具体地描述。本领域的技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不一定按比例，而是总体上将重点放在说明讲授的原理上。在附图中，类似附图标记一般贯穿各个附图指示类似特征和结构元素。不打算以任何方式用附图限制本申请人的讲授的范围。图1所示的是根据本讲授的CVD反应器的一个实施例的横截面。图2所示的是联系图1描述的CVD反应器的横截面的顶部角部的放大图。图3所示的是整个铁磁流体穿通件的简化图，示出了加热器安装凸缘和加热器支承结构。图4A所示的是铁磁流体穿通件的上部部分和周围元件的横截面图，这些周围元件包括马达的细节。图4B所示的是铁磁流体穿通件的下部部分和周围元件的横截面图，这些周围元件包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学汽相沉积的转盘反应器，所述反应器包括：a)真空室；b)铁磁流体穿通件，马达轴通过所述铁磁流体穿通件进入真空室中，所述铁磁流体穿通件包括上部和下部铁磁流体密封件；c)马达，其定位在所述上部和下部铁磁流体密封件之间的大气区域中，所述马达联接至所述马达轴；d)转台，其定位在所述真空室中，并且联接至所述马达轴，从而所述马达按所需转速转动所述转台；e)介电支架，其联接至所述转台，从而所述转台当由所述轴驱动时转动所述介电支架；f)基片载体，其定位在所述介电支架上，所述基片载体在用于化学汽相沉积处理的所述真空室中支承基片；以及g)加热器，其定位成靠近所述基片载体，所述加热器将所述基片载体的温度控制到化学汽相沉积工艺过程所需的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 US 61/648,646;2012.05.18 US 61/648,640;1.一种用于化学气相沉积的转盘反应器，所述反应器包括：a)真空室；b)铁磁流体穿通件，马达轴通过所述铁磁流体穿通件进入真空室中，所述铁磁流体穿通件包括上部和下部铁磁流体密封件；c)马达，其定位在所述上部和下部铁磁流体密封件之间的大气区域中，所述马达联接至所述马达轴；d)转台，其定位在所述真空室中，并且联接至所述马达轴，从而所述马达按所需转速转动所述转台；e)介电支架，其联接至所述转台，从而所述转台当由所述轴驱动时转动所述介电支架；f)基片载体，其定位在所述介电支架上，所述基片载体在用于化学气相沉积处理的所述真空室中支承基片；以及g)加热器，其定位成靠近所述基片载体，所述加热器将所述基片载体的温度控制到化学气相沉积工艺过程所需的温度；其中，所述介电支架由一种材料形成，这种材料在被处理的基片与所述真空室中的冷区域之间形成隔热屏障。2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述铁磁流体穿通件形成空心导管，所述空心导管用来使电极或冷却管线中的至少一者通过，所述电极向所述加热器供电，所述冷却管线控制在所述真空室中的温度。3.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述马达直接联接至所述马达轴。4.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述马达轴以机械方式联接至所述转台。5.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述马达轴以磁性方式联接至所述转台。6.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述马达轴在偏离所述转台的转动中心的区域中联接至所述转台。7.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述马达轴由介电材料形成。8.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述介电支架用柔性紧固件联接至所述转台。9.根据权利要求8所述的反应器，其中，所述柔性紧固件包括倾斜螺旋弹簧，该倾斜螺旋弹簧将所述介电支架对中并且锁定至所述转台。10.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述介电支架由介电材料形成，该介电材料具有小于10W/(m·K)的导热率。11.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述介电支架由石英形成。12.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述介电支架包括圆柱形外表面。13.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述基片载体通过在所述介电支架的顶部表面与所述基片载体的底部表面之间的摩擦而被保持在所述介电支架的顶部上。14.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·S·巴里斯，R·A·科穆纳莱，R·P·弗雷姆根，A·I·古拉雷，T·A·卢斯，R·W·米尔盖特三世，J·D·波洛克，
申请(专利权)人：维易科精密仪器国际贸易上海有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US