一种反应腔室，其特征在于，所述反应腔室包括大托盘、小托盘、以及中央进气管，所述大托盘包括支撑部件、环形部件、以及进气部件，其中，所述环形部件设置于所述进气部件的外围，所述支撑部件位于所述环形部件的下方；所述环形部件上设置有M个托盘孔，所述托盘孔用于放置所述小托盘，其中M为大于或等于1的整数；所述进气部件上设置有M个进气通道，所述M个进气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述进气通道的一端连接至所述中央进气管，另一端连接至对应的托盘孔；所述环形部件上还设置有M个出气通道，所述M个出气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述出气通道的一端连接至对应的托盘孔，另一端连通至所述大托盘的外侧，以用于排放通过与所述托盘孔对应的进气通道进入的气体；所述托盘孔的底部与所述支撑部件连通，所述小托盘与所述支撑部件之间设置有支撑轴，被支撑轴支撑的小托盘能够相对所述支撑部件进行旋转，所述小托盘的底部设置有叶片，所述叶片用于在进入托盘孔的气体的推动作用下，带动所述小托盘进行自转。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种反应腔室，该反应腔室包括大托盘、小托盘、以及中央进气管，大托盘包括支撑部件、环形部件、以及进气部件，其中，环形部件设置于进气部件的外围，支撑部件位于环形部件的下方；环形部件上设置有M个托盘孔，托盘孔用于放置所述小托盘，其中M为大于或等于1的整数；进气部件上设置有M个进气通道，M个进气通道与M个托盘孔分别一一对应；进气通道的一端连接至所述中央进气管，另一端连接至对应的托盘孔；小托盘的底部设置有叶片，所述叶片用于在进入托盘孔的气体的推动作用下，带动所述小托盘进行自转。通过本专利技术的反应腔室，提供了一种结构清楚、加工和安装过程简单、维护和使用都较为方便的公转和自转相结合的复合旋转机构。【专利说明】一种反应腔室
本专利技术涉及半导体技术，特别涉及一种反应腔室。
技术介绍
气相外延生长方法(VPE)包括氢化物气相外延技术(HVPE)和金属有机化合物化学气相沉积方法(MOCVD)等。气相外延技术主要是利用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，可用于制备高性能的化合物半导体单晶薄片。外延生长工艺设备 一般包括反应腔室、气体输运系统、尾气处理系统、控制系统、以及基片传输系统等，其中反应腔室是外延生长工艺设备最核心的硬件，也是外延生长工艺设备设计中最活跃的领域。目前外延生长工艺设备中的反应腔室主要包括水平式反应腔和垂直式反应腔两种结构，每种结构有多种实现方式，例如，垂直式反应腔包括喷淋头结构和高速旋转结构，水平式反应腔包括气动行星式结构和机械行星式结构等。但无论哪一种反应腔结构，都必须保证在衬底外延生长区域实现良好的温度均匀性和气体浓度均匀性，这些均匀性也直接决定生长出的外延片的质量好坏。如上所述，加热的均匀性将影响外延均匀性。目前主要使用的加热方法包括热传递方法和感应加热方法。对于热传递方法，一种方式是将衬底材料放置于托盘上，托盘置于机台上，电阻在机台底部加热并通过中间石墨材料的托盘的热传导效应来加热衬底材料，同时利用多区电阻加热技术，可以保证基座的温度均匀性，进而改善衬底生长温度的稳定和均匀；其它的方式包括部分采用加热反应腔室四周外壁，然后通过热辐射加热衬底材料。热传递方法加热速度较慢，控制过程复杂，热传导过程中热量除了往衬底表面传导外，还会往其他方向传导，热量利用效率低，并且对反应腔室水冷的设计要求较高。对于感应加热方法，该方法可以将线圈置于衬底下部，或将线圈置于托盘四周以将托盘和衬底包围。线圈在通高频电流后，托盘和衬底表面将会出现感生涡流，从而被迅速加热。这种感应加热方法加热速度显著提升，但是，线圈产生的磁场分布不均匀，将造成托盘和衬底的加热的不均匀，因而对反应腔室结构的设计提出了更高的要求。另外一个影响外延均匀性的因素是气体的浓度分布。目前的进气技术主要有喷淋头技术和中央进气技术。另外，对于小产量的2至8片机器，直接从托盘或机台的一侧吹至另一侧。在这些技术中，不可避免的就是气体进入反应腔室之后，在输运过程中，随着内部温度的提升，气体相互之间会发生反应。这将导致衬底表面近气体入口端和远气体入口端的反应气体浓度不同，从而影响衬底上部的反应场的均匀性，进而导致外延片生长不均匀，同时外延片生长的不均匀将加剧在后续外延生长过程中衬底表面出现的裂纹分布、位错密度等缺陷，最终严重地影响外延生长质量。加热的均匀性和气体的浓度分布的均匀性将共同影响反应腔室内的反应场分布的均匀性，进而影响外延均匀性和质量。为了改善受到上述因素影响的外延生长的均匀性，出现了很多改进措施，比如说Veeco公司和Thomas Swan公司的进气系统的喷淋头设计和托盘高速旋转的解决方法,再比如Axitixm公司采用的中央分层进气系统和气垫托盘行星旋转技术。然而，这些技术都对机械结构精度和加工要求很高，同时设备的安装维护困难。以Axitron公司的气垫托盘行星旋转技术为例，该公司针对反应腔室采用了中央分层进气系统和气垫托盘行星旋转技术。请参阅图1，其示出了气垫托盘行星旋转技术的示意图，其中，大托盘101上设置有多个小托盘102，工艺过程中，在大托盘101带动小托盘102进行公转的同时，小托盘102还可以进行自转。其中，大托盘101和小托盘102均采用气体悬浮旋转，通过气垫的设计以及气路结构，使得大托盘101上的小托盘102产生自转。通过上述公转和自转相结合的复合旋转机构，虽然反应腔室内部气体浓度会沿腔室径向有所减少，但是由于衬底103在反应腔室中的位置不再沿径向固定不动，对于衬底103上的不同位置来说，化学反应浓度和反应产物能够基本保持一致，从而改善了外延薄膜的均匀性。然而，行星式旋转方法虽然 能改善外延薄膜的均匀性，但为实现行星式旋转所采用的气垫结构必须设计成复杂的气路结构，并且在旋转过程中必须考虑到腔室内部复杂的流体变化，气垫进气口的设计、加工安装、设备维护使用都非常复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种反应腔室，用于解决现有技术中在实现大托盘和小托盘的公转和自转时，采用的气垫和气路结构过于复杂、导致工艺设备的设计、加工安装、维护使用都十分困难的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了一种反应腔室，所述反应腔室包括大托盘、小托盘、以及中央进气管，所述大托盘包括支撑部件、环形部件、以及进气部件，其中，所述环形部件设置于所述进气部件的外围，所述支撑部件位于所述环形部件的下方；所述环形部件上设置有M个托盘孔，所述托盘孔用于放置所述小托盘，其中M为大于或等于I的整数；所述进气部件上设置有M个进气通道，所述M个进气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述进气通道的一端连接至所述中央进气管，另一端连接至对应的托盘孔；所述环形部件上还设置有M个出气通道，所述M个出气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述出气通道的一端连接至对应的托盘孔，另一端连通至所述大托盘的外侧，以用于排放通过与所述托盘孔对应的进气通道进入的气体；所述托盘孔的底部与所述支撑部件连通，所述小托盘与所述支撑部件之间设置有支撑轴，被支撑轴支撑的小托盘能够相对所述支撑部件进行旋转，所述小托盘的底部设置有叶片，所述叶片用于在进入托盘孔的气体的推动作用下，带动所述小托盘进行自转。优选地，所述进气通道为沟槽，所述进气部件由多个扇形组成，所述沟槽形成于相邻的扇形之间；或所述进气通道为设置于所述进气部件内部的管道。优选地，所述进气通道与所述托盘孔连接处的入风口的高度与所述叶片的高度相一致。优选地，所述叶片为方块形状，各个叶片设置在所述小托盘底部的靠近外侧的区域，且各个叶片旋转到同一位置时，所述各个叶片相对于进气通道倾斜的角度一致；或，所述叶片为曲线型，各个叶片形状一致，且围绕小托盘的中心形成涡状分布。优选地，所述支撑部件上与所述托盘孔对应的位置设置有凹槽或凸台，所述凹槽或凸台均为螺旋型，所述凹槽或凸台用于对从进气通道进行的气体进行引导，从而使得沿所述凹槽或凸台流动的气体能够带动所述小托盘进行自转。优选地，所述气体沿所述凹槽或凸台流动实现的对小托盘的带动方向与所述叶片对小托盘的带动方向相同。优选地，所述反应腔室设置为多层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种反应腔室，其特征在于，所述反应腔室包括大托盘、小托盘、以及中央进气管，所述大托盘包括支撑部件、环形部件、以及进气部件，其中，所述环形部件设置于所述进气部件的外围，所述支撑部件位于所述环形部件的下方；所述环形部件上设置有M个托盘孔，所述托盘孔用于放置所述小托盘，其中M为大于或等于1的整数；所述进气部件上设置有M个进气通道，所述M个进气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述进气通道的一端连接至所述中央进气管，另一端连接至对应的托盘孔；所述环形部件上还设置有M个出气通道，所述M个出气通道与M个托盘孔分别一一对应；所述出气通道的一端连接至对应的托盘孔，另一端连通至所述大托盘的外侧，以用于排放通过与所述托盘孔对应的进气通道进入的气体；所述托盘孔的底部与所述支撑部件连通，所述小托盘与所述支撑部件之间设置有支撑轴，被支撑轴支撑的小托盘能够相对所述支撑部件进行旋转，所述小托盘的底部设置有叶片，所述叶片用于在进入托盘孔的气体的推动作用下，带动所述小托盘进行自转。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚伟，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。