反应腔和MOCVD设备制造技术

本发明专利技术提供一种反应腔，其中，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片的承载槽。本发明专利技术还提供一种包括所述反应腔的MOVCD设备。在本发明专利技术书所提供的反应腔中，承载件外表面的产生的涡流最大，因此，外表面产生的热量最多。将基片设置在承载件的外表面上对基片进行加热可以有效地利用感应加热所产生的热量。并且，由于承载件的本体的外表面产生的热量均匀，所以，利用本发明专利技术所提供的反应腔进行MOCVD工艺时，设置在承载件的承载槽内的基片受热均匀，可以满足生长区温度差不超过±1℃的要求。

【技术实现步骤摘要】
反应腔和MOCVD设备
本专利技术涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔和一种包括该反应腔的MOCVD设备。
技术介绍
MOCVD是金属有机化合物化学气相淀积（Metal-organicChemicalVaporDeposition）的英文缩写。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III-V族、II-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。图1所示的是一种现有的MOCVD设备的示意图，图2中所示的是该MOCVD设备的反应腔内MOCVD生长过程示意图。如图1所示，MOCVD设备包括反应腔10和设置在反应腔10外部的感应线圈20，反应腔10包括腔室主体11和设置在腔室主体11内部的多层石墨托盘12。该石墨托盘12用于承载基片。在进行MOCVD反应时，氢气运载着MO（Metal-organic，金属有机化合物）和氢化物进入反应腔10内部。MO和氢化物随着氢气流向位于石墨托盘12上的基片。随着反应腔10内温度升高，反应腔10内发生的气相反应为MO和氢化物之间形成聚合物，当反应腔10内温度继续升高时，MO和氢化物及二者的聚合物逐步分解，甚至气相成核。气相中形成的反应品种扩散至基片表面后被吸附，随后吸附的反应品种会在基片的表面扩散并继续发生表面反应，并最终进入基片的经过形成外延层。表面反应的副产物从生长表面解吸，通过扩散回到住气流，被氢气带出反应腔。MOCVD生长过程有如下要求：一是要求加热后石墨托盘12的温度均匀性良好，在生长区的温差不超过±1℃；二是反应气体在反应区要有稳定的流场。图2中所示的是图1中所示的MOCVD设备中的电场分布图，从图中可以看出，电场线从反应腔中心到反应腔内表面由疏到密，而石墨托盘12与感应线圈20通信设置，因此导致了石墨托盘12表面外围温度高，中间温度低，从而不能满足MOCVD生长的要求。因此，如何在满足快速升温及降温的前提下，保证外延生长区的温度均匀性成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反应腔和一种包括该反应腔的MOCVD设备。在利用该MOCVD设备进行MOCVD工艺时，基片的外延生长区温度均匀。作为本专利技术的一个方面，提供一种反应腔，其中，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片的承载槽。优选地，所述本体的外表面形成为回转表面，所述承载件能够绕所述本体的中心轴线转动。优选地，所述承载槽的深度方向垂直于所述本体的外表面，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的外表面平行，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的轴向方向的夹角在10°至15°之间。优选地，所述本体的壁厚沿所述本体的中心轴线从上至下逐渐减小。优选地，所述反应腔包括设置在所述承载件顶端的连接板和与该连接板相连的旋转轴，该旋转轴与所述承载件的本体同轴设置，且所述旋转轴沿所述承载件的本体的轴向方向延伸至所述腔室主体外部。优选地，所述腔室主体包括内壁和与该内壁间隔设置的外壁，所述内壁和所述外壁之间形成反应空间，所述承载件设置在所述反应空间。优选地，所述腔室主体包括设置在所述外壁上端的上端盖、设置在该所述外壁下端的下端盖和设置在所述内壁上端的内端盖，所述内壁的下端设置在所述下端盖上，所述内壁、所述外壁、所述上端盖、所述下端盖和所述内端盖围成所述反应空间。优选地，所述上端盖上设置有进气孔，所述下端盖上有排气孔。作为本专利技术的另一个方面，提供一种MOCVD设备，该MOCVD设备包括反应腔、感应线圈、进气系统和排气系统，其中，所述反应腔为本专利技术所提供的上述反应腔，所述进气系统和所述排气系统分别与所述反应腔相通，所述感应线圈同轴地设置在所述承载件的本体的内腔中。优选地，所述MOCVD设备还包括感应线圈支架，该感应线圈支架设置在所述本体的内腔中，所述感应线圈缠绕在所述感应线圈支架上，且所述感应线圈的每一圈与所述承载件的外表面之间的距离相等。在本专利技术书所提供的反应腔中，承载件外表面的产生的涡流最大，因此，外表面产生的热量最多。将基片设置在承载件的外表面上对基片进行加热可以有效地利用感应加热所产生的热量。并且，由于承载件的本体的外表面产生的热量均匀，所以，利用本专利技术所提供的反应腔进行MOCVD工艺时，设置在承载件的承载槽内的基片受热均匀，可以满足生长区温度差不超过±1℃的要求。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是现有的MOCVD设备的示意图；图2为利用图1中所示的MOCVD设备进行MOCVD工艺时的电场线分布图；图3是本专利技术所提供的MOCVD设备的主剖示意图；图4展示了利用图3中所示的MOCVD设备进行MOCVD工艺时，承载件一个横截面上的磁场和电流；图5是图3中所示的MOCVD设备的反应腔的示意图；图6是图5中所示的反应腔的腔室主体的示意图；图7是图5中所示的反应腔的承载件的示意图；附图标记说明具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。作为本专利技术的一个方面，如图3和图5所示，提供一种反应腔10，其中，该反应腔10包括腔室主体11和设置在腔室主体11中的导电的承载件13，该承载件13包括形成为中空筒状的本体13a和形成在该本体13a外表面上的多个用于承载基片的承载槽13b。由于承载件13的本体13a为中空的筒状，因此，本体13a具有内腔。如图3所示，在包括本专利技术所提供的上述反应腔10的MOCVD设备中，感应线圈20设置在承载件13的本体13a的内腔中。如图4所示，可以将承载件13的本体13a看作由多个具有相同横截面积的同心薄层组成，感应电流沿同心薄层穿过，相当于整个载流的承载件13由许多薄层筒状电流线组成。与承载件13横截面中心线重合的电流线与全部磁通交链，而靠近承载件13外层的薄层圆形电流线只与外部磁通交链，因此，外层的感应电场比内层的感应电场小，从而外层电流值大，这就是所谓的趋肤效应。根据电磁感应定律，承载件13中产生的涡流可以用如下公式求得：其中，V为外加电场的瞬时值；E为感应电场的瞬时值；R为直流时承载件的电阻；i为电流的瞬时值。由上述公式可知，承载件13外表面的产生的涡流最大，因此，外表面产生的热量最多。将基片设置在承载件13的外表面上对基片进行加热可以有效地利用感应加热所产生的热量。并且，由于承载件13的本体13a的外表面产生的热量均匀，所以，利用本专利技术所提供的反应腔进行MOCVD工艺时，设置在承载件13的承载槽13b内的基片受热均匀，可以满足生长区温度差不超过±1℃的要求。如上文中所述，承载件13应当由导电的材料制成，以产生感应热量。在本专利技术中，可以利用石墨制成承载件13。为了使承载件13上的各个基片都具有相通的温度，优选地，可以将多个承载槽13b均匀地设置在承载件13的外表面上，从而使得在进行MOCVD工艺时，基片可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应腔，其特征在于，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片的承载槽。

【技术特征摘要】
1.一种反应腔，其特征在于，该反应腔包括腔室主体和设置在腔室主体中的导电的承载件，该承载件包括形成为中空筒状的本体和形成在该本体外表面上的多个用于承载基片的承载槽，所述本体的外表面形成为回转表面，所述承载件能够绕所述本体的中心轴线转动，所述本体的壁厚沿所述本体的中心轴线从上至下逐渐减小。2.根据权利要求1所述的反应腔，其特征在于，所述承载槽的深度方向垂直于所述本体的外表面，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的外表面平行，所述承载槽的底面与所述承载件的本体的轴向方向的夹角在10°至15°之间。3.根据权利要求1所述的反应腔，其特征在于，该反应腔包括设置在所述承载件顶端的连接板和与该连接板相连的旋转轴，该旋转轴与所述承载件的本体同轴设置，且所述旋转轴沿所述承载件的本体的轴向方向延伸至所述腔室主体外部。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的反应腔，其特征在于，所述腔室主体包括内壁和与该内壁间隔设置的外壁，所述内壁和所述外壁之间形成反应空...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁福顺，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11