一种MOCVD反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种MOCVD反应器，包括：反应腔，反应腔内下部包括位于底部的旋转轴，旋转轴上设置有基片托盘，反应腔内顶部包括一个进气装置，提供反应气体到下方的基片托盘，基片托盘下方包括一个加热器和一个分隔壁，所述分隔壁围绕所述加热器和旋转轴；一个气体导流环围绕所述进气装置和基片托盘之间的空间，所述气体导流环中包括用于供冷却液流通的管道，所述气体导流环可以上下移动；一个隔热板围绕所述基片托盘，所述隔热板遮挡在所述基片托盘和所述气体导流环之间，其中隔热板的上端位于基片托盘的上下表面之间，使得基片托盘边缘向外辐射的热量减少。

【技术实现步骤摘要】
一种MOCVD反应器
本技术涉及MOCVD
，具体涉及一种用于金属有机化学气相沉积的具有隔热板的反应器。
技术介绍
当前LED已经成为越来越重要的照明光源，而用于生产LED芯片的金属有机化学气相沉积反应腔(MOCVD)也得到长足发展。其中MOCVD反应器也可以用来生产氮化镓(GaN)的半导体功率器件。MOCVD工艺通常在一个具有温度控制、压力控制、反应气体流量控制等比较严格的环境下的反应腔内进行。通常，由包含第III族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体和一含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))被通入反应腔内反应以在基片上形成晶体GaN薄膜。一载流气体(carriergas)也可以被用于协助运输前体气体至基片上方。这些前体气体在被加热的基片表面混合反应，进而形成第III族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉积在基片表面并形成晶体外延层。MOCVD反应腔内的温度是对整个反应工艺影响较大的一个参数，在MOCVD反应腔内由于所述基片托盘表面面积较大，基片托盘上不同区域的温度均一性决定了基片托盘上方基片的均一性。由于MOCVD反应腔内温度较高，通常超过一千摄氏度，为了保证MOCVD反应设备在操作车间的安全性，反应腔的侧壁内部设置冷却装置，用于将反应腔内的温度迅速降低至室温左右。由于基片托盘的边缘区域靠近反应腔侧壁，因此热量损失较大，容易造成基片托盘不同区域的温度不均匀。所以业内需要开发一种新的装置，改善基片托盘边缘区域的温度均匀性，减少边缘区域向气体导流环辐射的热量。
技术实现思路
本技术公开了一种MOCVD反应器，包括：反应腔，反应腔内包括位于底部的旋转装置，旋转装置上方设置有基片托盘，所述旋转装置支撑并驱动所述基片托盘，反应腔内顶部包括一个进气装置，提供反应气体到下方的基片托盘，基片托盘下方包括一个加热器和一个分隔壁，所述分隔壁围绕所述加热器；一个隔热板围绕所述基片托盘，所述隔热板遮挡在所述基片托盘和反应腔侧壁之间，其中隔热板的上端低于所述基片托盘边缘的上表面，隔热板的下端低于所述基片托盘的边缘的下表面。其中所述旋转装置为支撑所述基片托盘中心的旋转轴或者支撑基片托盘边缘的旋转桶,其中所述旋转桶同时作为分隔壁。较佳的，所述隔热板包围所述基片托盘边缘的部分区域，所述隔热板包围的区域大于基片托盘侧壁面积的1/3。隔热板可以是通过多个支撑杆连接到反应腔底部或者分隔壁外侧面，此时所述隔热板的外壁直径小于所述气体导流环的内壁直径。其中所述多个支撑杆可以上下移动，使得所述隔热板的上端在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置高于第二位置，且第一位置和第二位置均高于基片托盘的下表面低于所述基片托盘的上表面。进一步的，所述多个支撑杆可以使得隔热板的上端在第一位置和第三位置之间移动，其中第三位置低于所述基片托盘的下表面，使得所述气体导流环移动到最低点时不会与所述隔热板碰撞，此时所述隔热板的外径大于所述气体导流环的内径。所述MOCVD反应器与一个传输腔相连接，传输腔中设置有一个机械臂，所述隔热板上开设有多个开口，使得机械臂可以经过所述开口伸入基片托盘下方并抬起所述基片托盘。其中MOCVD反应器还包括一个气体导流环围绕所述进气装置和基片托盘之间的空间，所述气体导流环中包括用于供冷却液流通的管道，所述气体导流环可以上下移动。所述隔热板可以通过多个横向支撑杆固定到所述气体导流环内壁。此时所述隔热板的外径也可大于所述气体导流环的内径。较佳的，所述隔热板到所述基片托盘的水平距离小于到气体导流环内壁的水平距离。附图说明图1为MOCVD反应器示意图；图2为图1中X框中反应腔部件放大示意图；图3是本技术第一实施例包括隔热板的MOCVD反应器示意图；图4是图3中Y框中反应腔部件放大示意图；图5a是本技术第一实施例中隔热板和基片托盘侧视图；图5b是本技术第一实施例中隔热板和基片托盘俯视图；图6是本技术第二实施例的MOCVD反应器示意图；图7是本技术第三实施例的MOCVD反应器示意图。具体实施方式以下结合附图1～7，进一步说明本技术的具体实施例。如图1所示为现有技术的MOCVD反应器结构，反应器包括反应腔10，反应腔底部中间包括一个旋转轴21从大气环境中穿入反应腔内，旋转轴21侧壁通过磁流体实现与反应腔底部的气密。旋转轴21顶部用于支撑并驱动一个基片托盘20，基片托盘20上设置有多个凹陷部用于放置待处理基片。基片托盘20下方，围绕旋转轴21的空间内设置有加热器22，用于均匀的加热上方基片托盘和基片。加热器的外围，基片托盘下方还包括一个分隔壁24，分隔壁24呈中空的圆桶形，通常由耐高温的钨、钼等材料制成。通过分隔壁24可以防止加热器22的热量向外围辐射，减少热量损失，也防止反应气体和反应副产物流向分隔壁内部的加热器和旋转轴，同时作为排气通道的内壁。反应腔10顶部设置有进气装置13将来自多个反应气源的气体互相隔离的送入反应腔内，流向下方的基片W。反应腔底部还包括一个抽气口26用于将反应后的气体抽走并维持反应腔内部具有一个接近真空的极低气压。反应腔10内上部，沿着反应腔内壁还设置有一个气体导流环15，气体导流环围绕上述进气装置和基片托盘之间的气体扩散空间，通过气体导流环的设置可以改变气流的大小和分布状态，特别是靠近反应腔内壁的基片托盘边缘区域，可以使得经过基片托盘被高速向外周围甩出的气体可以流畅、平稳的向下流入抽气口26。同时气体导流环15内还设置有控温的管道，管道内流动着冷却液(如水)可以使得气体导流环15维持在一个很低的温度，低温的气体导流环15也可以改变基片托盘20上方的气体扩散空间中的温度场分布，进一步改善多种反应气体进行化学气相沉积的效率和均一性。其中气体导流环在进行沉积过程中需要完整包围基片托盘，但是在进行基片托盘装载或者移除时需要将气体导流环15移开，以使得反应腔外部的机械臂能够穿过反应腔侧壁上开设的开口和气体导流环15占据的空间抓取反应腔内部的基片托盘20。所以气体导流环15顶部还包括向上延伸的多个长杆，长杆顶部穿设到反应腔上方的大气环境中，被一个驱动杆12驱动，多个长杆的上下运动带动气体导流环15的上下运动。其中为了在气体导流环运动时保证反应腔内的气密，长杆上端还包括气密装置11，该气密装置11可以是波纹管或O形圈。在进行金属有机化学气相沉积(MOCVD)过程中加热器22会将基片托盘和上方的基片加热到600-1200度的高温，在这样的极高温情况下还需要基片托盘上具有很高的温度均一性，任何温度的不均一(比如相差10度，约占平均温度1％)都会造成基片上沉积效果的巨大差异，所以基片托盘上的温度均一性是MOCVD反应器处理效果的关键参数。如图2所示为图1中X框内区域的局部放大图，其中基片托盘上下表面都会垂直向上和向下辐射，只有外周缘会向低温的气体导流环15辐射，由于基片托盘温度可以高达1200，气体导流环15的温度不到100度，两者在很短距离内存在巨大的温度差导致基片托盘20的外周缘大量的热量通过辐射方式向气体导流环15扩散，导致基片托盘20的边缘区域温度相对中心区域明显偏低。为了解决上述问题，图3示出在基片托盘20的外围环绕设置有一个隔热板25。隔热板25紧贴基片托盘20外围，其最上端的高度最佳的要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MOCVD反应器，包括：反应腔，反应腔内包括位于底部的旋转装置，旋转装置上方设置有基片托盘，所述旋转装置支撑并驱动所述基片托盘，反应腔内顶部包括一个进气装置，提供反应气体到下方的基片托盘，基片托盘下方包括一个加热器和一个分隔壁，所述分隔壁围绕所述加热器；所述基片托盘和所述反应腔侧壁之间设置一隔热板，所述隔热板至少包围所述基片托盘的部分区域。

【技术特征摘要】
1.一种MOCVD反应器，包括：反应腔，反应腔内包括位于底部的旋转装置，旋转装置上方设置有基片托盘，所述旋转装置支撑并驱动所述基片托盘，反应腔内顶部包括一个进气装置，提供反应气体到下方的基片托盘，基片托盘下方包括一个加热器和一个分隔壁，所述分隔壁围绕所述加热器；所述基片托盘和所述反应腔侧壁之间设置一隔热板，所述隔热板至少包围所述基片托盘的部分区域。2.如权利要求1所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述隔热板通过多个支撑杆连接到反应腔底部或者分隔壁外侧面。3.如权利要求2所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述MOCVD反应器与一个传输腔相连接，传输腔中设置有一个机械臂，所述隔热板上开设有至少一个开口，使得机械臂可以经过所述开口伸入基片托盘下方并抬起所述基片托盘。4.如权利要求1所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述隔热板的上端表面低于所述基片托盘的上表面。5.如权利要求1所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述隔热板的下端表面高于所述基片托盘的下表面，所述隔热板包围的区域大于基片托盘侧壁面积的1/3。6.如权利要求1所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述MOCVD反应器还包括一个气体导流环围绕所述进气装置和基片托盘之间的空间，所述气体导流环中包括用于供冷却液流通的管道，所述气体导流环可以上下移动，其中所述隔热板位于所述基片托盘和气体导流环之间。7.如权利要求6所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述隔热板通过多个横向支撑杆固定到所述气体导流环内壁。8.如权利要求6所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述隔热板的外壁直径小于所述气体导流环的内壁直径。9.如权利要求2所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述多个支撑杆可以在MOCVD处理过程中上下移动，使得所述隔热板的上端在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置高于第二位置，且第一位置和第二位置均高于基片托盘的下表面并且低于所述基片托盘的上表面。10.如权利要求9所述的MOCVD反应器，其特征在于，所述多个支撑杆可以使得隔热板的上端在第一位置和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志游，姜勇，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31