加热丝中介间隔件和用于化学气相沉积的加热子系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种加热丝中介间隔件和用于化学气相沉积的加热子系统。所述加热丝中介间隔件或具有加热丝中介间隔件的加热子系统防止加热线圈的各部分之间出现非所要的电耦合。

Heating wire spacer and heating subsystem for CVD

【技术实现步骤摘要】
加热丝中介间隔件和用于化学气相沉积的加热子系统
本技术大体上涉及半导体制造技术，并且更具体地说，涉及用于在处理期间固持半导体晶片的化学气相沉积(CVD)处理和相关联的设备。
技术介绍
在制造发光二极管(LED)和激光二极管、光学检测器和场效应晶体管等其它高性能装置中，通常使用化学气相沉积(CVD)工艺并使用氮化镓等材料在蓝宝石或硅衬底上生长薄膜堆叠结构。CVD工具包含处理室，处理室是密封环境，它允许注入的气体在衬底(通常呈晶片形式)上进行反应以生长薄膜层。此类制造设备的当前产品线的实例是由纽约普莱恩维尤的维易科仪器公司(VeecoInstrumentsInc.)制造的和系列的金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统。为了实现所期望的晶体生长，控制多种工艺参数，如温度、压力和气体流速。使用不同的材料和工艺参数使不同层生长。例如，由III-V半导体等化合物半导体形成的装置通常通过使用MOCVD生长化合物半导体的连续层来形成。在此过程中，晶片暴露于气体组合，通常包含作为第III族金属的源的金属有机化合物，以及包含当晶片维持在高温下时在晶片表面上流动的第V族元素的源。一般来说，金属有机化合物和第V族源与明显不参与反应的载气(例如氮气)组合。III-V半导体的一个实例是氮化镓，它可以通过有机镓化合物和氨在具有合适晶格间距的衬底上发生反应来形成，衬底的实例是蓝宝石晶片。在氮化镓和相关化合物沉积期间，晶片通常维持在约1000-1100℃的温度下。在MOCVD工艺中，当在衬底的表面上通过化学反应使晶体出现生长时，必须特别注意工艺参数控制以确保化学反应在所要求条件下进行。即使工艺条件发生较小变化，也可能会对装置质量和制造产率产生不利影响。举例来说，如果沉积氮化铟镓层，那么晶片表面温度的变化将引起所沉积层的组成和带隙的变化。因为铟具有相对较高的蒸汽压力，所以所沉积层在晶片中表面温度较高的那些区域中将具有更低比例的铟和更大的带隙。如果所沉积层是LED结构的主动发光层，那么由晶片形成的LED的辐射波长也将在不可接受的程度上变化。在MOCVD处理室中，将上面要生长薄膜层的半导体晶片放置在快速旋转的旋转式传送带(称为晶片载体)上，以使其表面均匀暴露于反应室内的气氛以便半导体材料沉积。旋转速度约为1,000RPM。当晶片载体旋转时，气体被向下引导到晶片载体的顶表面上，并在整个顶表面上朝向晶片载体的外周流动。通过安置在晶片载体下方的端口从反应室中将已用气体抽空。通过安置在晶片载体底表面下方的加热元件(通常是电阻式加热元件)将晶片载体维持在所期望的高温下。这些加热元件维持在高于晶片表面的所期望温度的温度下，而气体分布装置通常维持在远低于所期望反应温度的温度下以便阻止气体过早发生反应。因此，热从加热元件传递到晶片载体的底表面且通过晶片载体向上流到个别晶片。晶片上的气流依据每一晶片的径向位置而变化，其中最外面的晶片由于它们在旋转期间速度更快而经受更高的流速。即使在每一个别晶片上，也可能存在温度不均匀性，即冷点和热点。影响温度不均匀性的形成的一个变量是晶片载体内的凹部的形状。一般来说，凹部形状在晶片载体的表面中形成环形形状。当晶片载体旋转时，晶片的最外边缘(即，距离旋转轴最远的边缘)经受相当大的向心力，使得晶片压抵晶片载体中的相应凹部的内壁。在这种条件下，晶片的这些外边缘和凹部边缘之间存在紧密接触。到晶片的这些最外部分的热传导的增加会导致更大的温度不均匀性，从而使上文所描述的问题进一步恶化。已经努力通过增加晶片边缘和凹部内壁之间的空隙来使温度不均匀性最小化，包含设计在边缘的一部分上平坦的晶片(即，“平坦”晶片)。晶片的这一平坦部分产生空隙，并减少与凹部内壁的接触点，从而缓解温度不均匀性。影响由晶片载体固持的整个晶片中的加热均匀性的其它因素包含晶片载体的热传递和辐射率特性，以及晶片凹部的布局。为了持续不断地且均匀地产生所期望的温度，加热器线圈可以定位在基座下方。加热器线圈可以由合适的导电材料制成，所述导电材料的电阻率、横截面和长度被设置成使得线圈在基座中用于晶片生长的部分处产生基本上均匀的热。由于加热器线圈会发生热膨胀，所以如果线圈加热过快、加热不均匀或被加热到足够高的温度，那么线圈的各部分可能会彼此接触。当线圈的各部分接触线圈的其它部分时，可能会出现电弧或放电，从而可能会损坏线圈，导致线圈的一些区段短路(不加热)，或以其它方式损坏设备或导致线圈性能不佳。
技术实现思路
加热器线圈由具有绝缘元件的基座支撑。本文中所描述的布置防止加热器线圈中希望与彼此保持电隔离的各部分之间出现非所要的接触。在一个实施例中，本技术提供了一种加热丝中介间隔件。该加热丝中介间隔件包括：多个柱；托架，其配置成至少部分地围绕加热器线圈；以及绝缘间隔物，其以机械方式耦合到所述托架且配置成防止所述加热器线圈中被所述托架至少部分地围绕的第一部分和所述加热器线圈中没有被所述托架至少部分地围绕的第二部分之间出现电接触。在又一实施例中，本技术提供了一种用于化学气相沉积的加热子系统。所述加热子系统包括：布置成蛇形形状的导电加热器线圈；沿着所述加热器线圈布置的多个加热丝中介间隔件，所述加热丝中介间隔件中的每一个包括：多个柱；托架，其配置成至少部分地围绕所述加热器线圈；以及绝缘间隔物，其以机械方式耦合到所述托架且配置成防止所述加热器线圈中被所述托架至少部分地围绕的第一部分和所述加热器线圈中没有被所述托架至少部分地围绕的第二部分之间出现电接触。附图说明结合附图考虑本技术的各种实施例的以下具体实施方式，可以更完整地了解本技术，在附图中：图1是根据实施例的MOCVD处理室的示意图。图2是根据实施例的具有多个加热丝中介间隔件的加热器线圈的平面图。图3是图2的加热器线圈的详细视图，更详细地示出了加热丝中介间隔件。图4是根据实施例的加热丝中介间隔件的透视图。图5是图4中所描绘的加热丝中介间隔件的正视图，后视图与其相同。图6是图4中所描绘的加热丝中介间隔件的左视图，右视图与其相同。图7是图4中所描绘的加热丝中介间隔件的俯视图。图8是图4中所描绘的加热丝中介间隔件的仰视图。图9是图4中所描绘的加热丝中介间隔件的部分横截面图。图10是根据第二实施例的加热丝中介间隔件的透视图。图11是图10中描绘的加热丝中介间隔件的正视图，后视图与其相同。图12是图10中描绘的加热丝中介间隔件的左视图，右视图与其相同。图13是图10中描绘的加热丝中介间隔件的俯视图。图14是图10中描绘的加热丝中介间隔件的仰视图。图15是图10中描绘的加热丝中介间隔件的部分横截面图。图16是根据第三实施例的加热丝中介间隔件的透视图。图17是图16中描绘的加热丝中介间隔件的正视图，后视图与其相同。图18是图16中描绘的加热丝中介间隔件的左视图，右视图与其相同。图19是图16中描绘的加热丝中介间隔件的俯视图。图20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热丝中介间隔件，其特征在于其包括：/n多个柱；/n托架，其配置成至少部分地围绕加热器线圈；以及/n绝缘间隔物，其以机械方式耦合到所述托架且配置成防止所述加热器线圈中被所述托架至少部分地围绕的第一部分和所述加热器线圈中没有被所述托架至少部分地围绕的第二部分之间出现电接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种加热丝中介间隔件，其特征在于其包括：
多个柱；
托架，其配置成至少部分地围绕加热器线圈；以及
绝缘间隔物，其以机械方式耦合到所述托架且配置成防止所述加热器线圈中被所述托架至少部分地围绕的第一部分和所述加热器线圈中没有被所述托架至少部分地围绕的第二部分之间出现电接触。


2.根据权利要求1所述的加热丝中介间隔件，其特征在于其还包括第二绝缘间隔物，所述第二绝缘间隔物以机械方式耦合到所述托架且配置成防止所述加热器线圈的所述第一部分和所述加热器线圈中没有被所述托架至少部分地围绕的第三部分之间出现电接触。


3.根据权利要求1所述的加热丝中介间隔件，其特征在于所述多个柱包括两个柱。


4.根据权利要求1所述的加热丝中介间隔件，其特征在于所述多个柱中的每一个耦合到凸缘。


5.根据权利要求4所述的加热丝中介间隔件，其特征在于所述凸缘中的每一个耦合到凸榫。


6.根据权利要求5所述的加热丝中介间隔件，其特征在于对于每一个柱：
所述托架耦合到所述柱的第一端部；
所述凸缘的第一端部耦合到所述柱中与所述柱的所述第一端部相对的第二端部；
所述凸榫的第一端部耦合到所述凸缘中与所述凸缘的所述第一端部相对的第二端部，
并且其中所述凸榫配置成与邻近结构中的榫眼配合。


7.根据权利要求6所述的加热丝中介间隔件，其特征在于所述柱、所述凸缘和所述凸榫中的至少一个包括电绝缘材料。


8.根据权利要求1所述的加热丝中介间隔件，其特征在于所述绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·维兰，陈浩，J·兰姆，
申请(专利权)人：威科仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US