專利名稱：金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種反應腔的加熱系統，特別涉及一種金屬有機物化學 氣相沉積設備反應腔的加熱系統。
背景技術：
金屬有機物化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)技術集精密機械、半導體材料、真空電子、流體力學、光學、 化學、計算機多學科為一體，是一種自動化程度高、價格昂貴、技術集 成度高的高端半導體材料、光電子專用設備。工作溫度在100(TC左右， 生長速度約每小時幾百納米，位錯密度在10Vnf2以下。它不同于液相外 延技術MOCVD是一種非平衡生長技術，其工作機理是通過源氣體傳輸， 使得III族烷基化合物(TMGa、 TMIn、 TMA1、 二茂鎂)與V族氫化物 (AsH3、 PH3、 NH3)在反應室的襯底上進行熱裂解反應。就外延材料的 生長速率比較適中，可較精確地控制膜厚。特點是設備反應管壁的溫度 遠遠低于內部加熱的襯底溫度，使得熱管壁反應消耗降低。它的組分和 生長速率均由各種不同成分的氣流和精確控制的源流量決定的。 MOCVD作為化合物半導體材料外延生長的理想方法，具有質量高、穩 定性好、重復性好、工藝靈活、能規模化量產等特點，已經成為業界生 產半導體光電器件和微波器件的關鍵核心設備，具有廣闊的應用前景和 產業化價值。反應腔體是整個MOCVD設備最核心的部分，決定了整個設備的性 能。而腔體加熱系統是影響沉積性能的重要因素，其加熱的均勻性以及 加熱器的升溫與降溫速度直接影響著外延沉積的均勻性和生長界面的陡 峭性。
由上述的背景可知，尋找一種加熱均勻，并且能夠快速升溫和快速降 溫的MOCVD加熱系統是十分有必要的，因為它直接關系著外延沉積的 質量。

發明內容
本發明的目的是針對已有技術的問題提供一種金屬有機物化學氣相 沉積設備反應腔的加熱系統。本發明主要包括反應氣體A進氣管道(1 )， 反應氣體B進氣管道(2)，反應氣體A預加熱石墨圓片(13)，石墨舟(11)， 基座(4)，石英罩(9)，高頻感應加熱器(10)，石英罩(9)中心的通氣 管(8)，冷卻介質排氣管(6)，反應室(5)，其特征在于所述反應氣體A 進氣管道(1 )、氣體B進氣管道(2)設置于加熱系統頂部,反應氣體B進氣 管道末端設有緩沖腔(12)、緩沖腔(12)的底部設有噴淋口 (3)，噴淋 口 (3)的下方為基座(4)，基座(4)采用高溫時低熱導率的材料氮化硼、 熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。噴淋口 (3)與基座(4)之間形成一 個反應室(5)，基座(4)的內層為石英罩(9)，石英罩(9)釆用高溫時 低導熱率的材料氮化硼、熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。石英罩(9) 與基座(4)之間形成一個空腔，空腔通過石英罩的中心管(8)和排氣管 (6)與外界冷卻源連接，空腔中通入冷卻介質，從而形成一個冷卻通道， 冷卻介質從基座(4)下方流過，從而實現快速降溫。石英罩內裝有高頻 感應加熱器(10),石墨舟(11)和采用高熱導率耐高溫的材料制成的反
應氣體A預加熱石墨圓片(13)直接嵌套在基座(4)上，石墨圓片(13)
設于氣體A的出口處，對氣體A進行預裂解。
本發明的優點是采用高頻感應加熱器加熱的方式及基座和石英罩組 成的雙層結構，從而實現對石墨舟和石墨圓片的快速而均勻地加熱，有 效提高反應氣體的利用效率，同時也避免預反應的發生?？涨恢型ㄈ肜?卻介質，從而實現快速升溫與快速降溫。提高了外延沉積的質量。


圖1本發明的結構示意圖。
1反應氣體A進氣管道、2反應氣體B進氣管道、3噴淋口、 4基座、 5反應室、6冷卻介質排氣管、7反應室氣體排氣管、8冷卻氣體進氣 管、9石英罩、10高頻感應加熱器、ll石墨舟、12緩沖腔、13反應氣 體A預加熱石墨圓片
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明
具體實施例方式參見圖l 加熱系統的主要結構如圖l所示，1為反應氣體A的進氣管，2為反應氣 體B的進氣管，反應氣體A進氣管道1、氣體B進氣管道2設置于加熱系統 頂部，反應氣體A進氣管道1、反應氣體B進氣管道2，反應氣體B進氣管 道末端設有一緩沖腔12，緩沖腔12的底部設有噴淋口3，噴淋口3的下方 為基座4，基座4采用高溫時低熱導率的材料氮化硼、熔凝石英、氨化鋁或 陶瓷材料制成。噴淋口3與基座4之間形成一個反應室5，基座4的內層為 石英罩9，石英罩9采用高溫時低導熱率的材料氮化硼、熔凝石英、氨化 鋁或陶瓷材料制成。石墨舟ll和采用高熱導率耐高溫的材料制成的反應 氣體A預加熱石墨圓片13直接嵌套在基座4上，石墨舟ll用于承載半導體 晶片，反應氣體A預加熱石墨圓片13設于氣體A的出口處，用于預裂解反 應氣體A以提高反應氣體的利用率，當高頻感應加熱器10開始加熱時，由 于石墨熱導率比較高，石墨舟11和反應氣體A預加熱石墨圓片13可以快速 升溫以達到反應溫度，而基座4采用的是低熱導率的材料，其升溫很慢， 所以反應主要集中在石墨舟表面，提高了反應的效率。 基座4的下面是石英罩9，石英罩9與基座4之間形成一個空腔，空腔通 過石英罩的中心管8和排氣管6與外界冷卻源連接，冷卻介質從內石英 罩9下面的冷卻氣體進氣管8通入，接著在排氣管6處被抽出。在反應 腔需要降溫的時候，該冷卻通道可以起到快速冷卻的作用，冷卻介質的 流向與反應氣體的流向大致相同，都是沿徑向向外流動，可以起到平衡 基座4側壁內外壓強的作用，石英罩內裝有高頻感應加熱器。
權利要求
1.一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統，主要包括反應氣體A進氣管道(1)，反應氣體B進氣管道(2)，反應氣體A預加熱石墨圓片(13)，石墨舟(11)，基座(4)，石英罩(9)，高頻感應加熱器(10)，石英罩(9)中心的通氣管(8)，冷卻介質排氣管(6)，反應室(5)，其特征在于所述反應氣體A進氣管道(1)、氣體B進氣管道(2)設置于加熱系統頂部，反應氣體B進氣管道末端設有緩沖腔(12)、緩沖腔(12)的底部設有噴淋口(3)，噴淋口(3)的下方為基座(4)，噴淋口(3)與基座(4)之間形成一個反應室(5)，基座(4)的內層為石英罩(9)，石英罩(9)與基座(4)之間形成一個空腔，空腔通過石英罩的中心管(8)和排氣管(6)與外界冷卻源連接，石英罩內裝有高頻感應加熱器(10)，石墨舟(11)和反應氣體A預加熱石墨圓片(13)直接嵌套在基座(4)上，石墨圓片(13)設于氣體A的出口處，對氣體A進行預裂解。
2. 根據權利要求1所述的一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的 加熱系統，其特征在于所述基座(4)采用高溫時低熱導率的材料氮 化硼、熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。
3. 根據權利要求1所述的一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的 加熱系統，其特征在于所述石英罩(9)采用高溫時低導熱率的材料 氮化硼、熔凝石英、氨化鋁或陶瓷材料制成。
4. 根據權利要求1所述的一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加 熱系統，其特征在于所述反應氣體A預加熱石墨圓片(13)采用高熱 導率耐高溫的材料制成。
全文摘要
一種金屬有機物化學氣相沉積設備反應腔的加熱系統，主要包括反應氣體進氣管道、石墨圓片、石墨舟、基座、石英罩、加熱器、冷卻介質進排氣管道、反應室，所述反應氣體進氣管道末端設有緩沖腔、噴淋口，噴淋口與基座之間形成一個反應室，基座的內層為石英罩，石英罩與基座之間形成一個空腔，空腔通過進排氣管道與冷卻源連接，石英罩內裝有高頻感應加熱器，石墨舟、石墨圓片直接嵌套在基座上。本發明的優點是采用高頻感應加熱的方式及基座和石英罩組成的雙層結構，實現快速加熱而均勻加熱，有效提高反應氣體的利用效率，避免預反應的發生。
文檔編號C23C16/46GK101191202SQ20061011897
公開日2008年6月4日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者勝 劉, 徐天明, 甘志銀, 羅小兵 申請人:甘志銀