金屬化學氣相沉積設備及其反應腔室的制作方法
【專利摘要】一種化學氣相沉積反應腔室以及具有該反應腔室的金屬化學氣相沉積設備，所述化學氣相沉積反應腔室包括進氣系統、感應線圈、排氣系統和托盤，所述感應線圈設置在反應腔室的外部，用于加熱反應腔室內部的托盤，其特征在于，所述托盤具有容納腔，所述容納腔內設置有散熱器。根據本發明的化學氣相沉積反應腔室和金屬化學氣相沉積設備，在托盤的容納腔內設有散熱器對托盤進行散熱，增強了托盤的散熱效率，使托盤快速降溫，提高了工作效率，而且無需向反應腔室內通入冷卻氣體，進而避免了反應腔室內產生顆粒而污染基片。由于散熱器容納在密閉的容納腔內，因此散熱器不會影響反應腔室內的工藝氣體的純度，能夠更好的保證化學氣相沉積的工藝效果。
【專利說明】金屬化學氣相沉積設備及其反應腔室
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化學氣相沉積反應腔室以及具有該腔室的金屬化學氣相沉積設備。
【背景技術】
[0002]金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)是目前唯一能制備氮化物高亮度LED外延材料并用于規模生產的生長技術。該技術生長速率適中，可以比較精確地控制膜厚，特別適合于LED (發光二極管，Light Emitting Diode)的大規模工業化生產。MOCVD的原理是有機金屬氣體與其他工藝氣體進入反應室后，在被加熱到高溫的襯底片表面發生高溫化學反應，生成的產物沉積在襯底表面，得到各種結構的多層LED外延片。MOCVD設備通常采用感應加熱，在工藝過程中，生長不同的膜層，襯底所需的加熱溫度有所不同，特別是在生長多量子阱工藝中需要周期性的升降溫，為此，傳統上采用氮氣直接對托盤表面進行降溫。
[0003]但是，氮氣通過腔室時容易產生顆粒，污染襯底表面，嚴重影響工藝結果，且要達到降溫的目的，需要耗費大量氮氣，增加了成本。

【發明內容】

[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種散熱效果好且可提高化學氣相沉積的工藝效果的化學氣相沉積反應腔室。
[0005]本發明的第二個目的在于提出具有上述反應腔室的金屬化學氣相沉積設備。
[0006]根據本發明實施例的化學氣相沉積反應腔室，包括進氣系統、感應線圈、排氣系統和托盤，所述感應線圈設置在反應腔室的外`部，用于加熱反應腔室內部的托盤，所述托盤具有容納腔，所述容納腔內設置有散熱器。
[0007]根據本發明實施例的化學氣相沉積反應腔室，在托盤的容納腔內設有散熱器對托盤進行散熱。由此，增強了托盤的散熱效率，使托盤快速降溫，提高了化學氣相沉積反應腔室的工作效率，而且無需向反應腔室內通入冷卻氣體，進而避免了反應腔室內產生顆粒而污染基片。由于散熱器容納在密閉的容納腔內，因此散熱器不會影響反應腔室內的工藝氣體的純度，因此能夠更好的保證化學氣相沉積的工藝效果。
[0008]根據本發明的一個實施例，所述進氣系統由工藝氣體進氣系統和冷卻氣體進氣系統構成，所述排氣系統由工藝氣體排氣系統和冷卻氣體排氣通道構成，所述冷卻氣體進氣系統與所述容納腔相連，用于向所述容納腔內輸送冷卻氣體，所述冷卻氣體通過與容納腔相連的冷卻氣體排氣通道排出容納腔。
[0009]根據本發明的一個實施例，所述托盤包括第一托盤和第二托盤，所述第一托盤的下表面上設有第一凹槽且所述第二托盤的上表面設有第二凹槽，所述第一托盤安裝在所述第二托盤上且所述第一凹槽和第二凹槽相對以形成所述容納腔。
[0010]根據本發明的一個實施例，所述散熱器包括圓柱狀本體和安裝在所述圓柱狀本體內的散熱片。
[0011]根據本發明的一個實施例，所述散熱片沿徑向方向具有翅片。
[0012]根據本發明的一個實施例，所述散熱片為多個，所述散熱片分別沿所述托盤的的徑向延伸且沿所述托盤的周向間隔設置。
[0013]根據本發明的一個實施例，每個所述散熱片上設有多個翅片，所述多個翅片沿所述托盤的徑向間隔設置且所述多個翅片的尺寸沿所述托盤的徑向從外向內逐漸減小。
[0014]根據本發明的一個實施例，所述冷卻氣體為壓縮空氣。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述托盤為多個且所述多個托盤沿上下方向間隔設置成多層。
[0016]根據本發明實施例的金屬化學氣相沉積設備包括根據本發明前述實施例所述的化學氣相沉積反應腔室。
[0017]根據本發明實施例的金屬化學氣相沉積設備，托盤的散熱效率高，托盤快速降溫，提高了工作效率，而且無需通入冷卻氣體，例如氮氣，避免了產生顆粒而污染基片。由于散熱器容納在密閉的容納腔內，因此散熱器不會影響反應腔室內的工藝氣體的純度，因此能夠更好的保證化學氣相沉積的工藝效果。
[0018]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發明的上述和/·或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是根據本發明的一個實施例的化學氣相沉積反應腔室的示意圖；
[0021]圖2是根據本發明的另一實施例的化學氣相沉積反應腔室的示意圖；
[0022]圖3是根據本發明再一個實施例的化學氣相沉積反應腔室的散熱器和托盤的示意圖；
[0023]圖4是根據本發明的一個實施例圖的化學氣相沉積反應腔室的散熱器的示意圖；和
[0024]圖5是沿圖3中的線A-A的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0026]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0027]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0028]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0029]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]下面參照附圖詳細描述根據本發明實施例的化學氣相沉積反應腔室。
[0031]如圖1所示，根據本發明實施例的化學氣相沉積反應腔室，包括進氣系統、感應線圈10、排氣系統和托盤20。其中，感應線圈10環繞地設置在反應腔室的外部，用于加熱反應腔室內部的托盤20。托盤20具有容納腔21，容納腔21內設置有散熱器30。
[0032]在圖1所示的實施例中，反應腔室內設置了單層托盤20。可以理解的是，反應腔室內可以設置多層托盤20，下面將會詳細描述。
[0033]根據本發明實施例的化學氣相沉積反應腔室，在托盤20的容納腔21內設有散熱器30對托盤20進行散熱。由此，采用散熱器30對托盤20進行散熱，增強了托盤20的散熱效率，使托盤20的溫度可快速降溫，提高了化學氣相沉積反應腔室的工作效率，無需向反應腔室內通入降溫用氣體，進而避免了反應腔室內產生顆粒而污染基片。由于散熱器30容納在密閉的容納腔21內，因此散熱不會影響反應腔室內的工藝氣體的純度因此能更好的保證化學氣相沉積的工藝效果。
[0034]根據本發明的一個實施例，如圖1和圖2所示，進氣系統由工藝氣體進氣系統41和冷卻氣體進氣系統42構成，具體地，冷卻氣體進氣系統42包括設在反應腔室內的冷卻氣體進氣管，冷卻氣體進氣管上形成有與托盤20的容納腔21相連通的通孔，冷卻氣體進氣系統42用于向托盤20的容納腔21內輸送冷卻氣體。可以理解的是，可以采用本領域內已知的其他形式的進氣系統，這里不再詳細描述。
[0035]排氣系統由工藝氣體排氣系統51和冷卻氣體排氣通道52構成，具體地，冷卻氣體排氣通道52包括設在反應腔室內的冷卻氣體排氣管，冷卻氣體排氣管上形成有與托盤20的容納腔21連通的通孔，以使容納腔21內完成換熱的冷卻氣體通過冷卻氣體排氣管排出容納腔21。可以理解的是，可以采用本領域內已知的其他形式的排氣系統，這里不再詳細描述。
[0036]進一步地，根據本發明的一個實施例，冷卻氣體可以為壓縮空氣。由此，冷卻氣體進氣系統42和冷卻氣體排氣通道52相配合，使托盤20的容納腔21內具有流動的冷卻氣體，便于冷卻氣體與托盤20進行熱量交換。且冷卻空氣可帶走散熱器30上的熱量，增強了散熱器30的散熱效果。采用壓縮空氣作為冷卻氣體，不僅能使壓縮空氣膨脹時快速對散熱器及托盤制冷，提高了散熱器的散熱性能，而且降低了成本。
[0037]根據本發明的一個實施例，如圖3所示，托盤20包括第一托盤22和第二托盤23。第一托盤22的下表面(即如圖3所示的下表面)上設有第一凹槽(未示出)，第二托盤23的上表面(即如圖3所示的上表面)設有第二凹槽(未示出)。第一托盤22安裝在第二托盤23上，且所述第一凹槽和第二凹槽相對以形成容納腔21。由此，使托盤20結構簡單，加工和裝配方便且便于安裝散熱器30。
[0038]根據本發明的一個實施例，如圖3至圖5所示，散熱器30包括圓柱狀本體31和安裝在圓柱狀本體31內的散熱片32。進一步地，散熱片32為多個，散熱片32分別沿托盤20的徑向延伸且沿托盤20的周向間隔設置，即如圖5所示，由此，增加了散熱器30的散熱面積，且便于冷卻氣體流動，提高了散熱器30的散熱效果。
[0039]根據本發明的一個實施例，如圖5所示，散熱片32沿徑向方向具有翅片321。每個散熱片32上設有多個翅片321。多個翅片321沿托盤32的徑向間隔設置，多個翅片321的尺寸沿托盤20的徑向從外向內逐漸減小。由此，進一步的增加了散熱器30的散熱面積，提高了散熱器30的散熱效果。
[0040]下面參考圖2描述根據本發明另一實施例的化學氣相沉積反應腔室。
[0041 ] 如圖2所示，在反應腔室內沿上下方向設有多層托盤20，如上所述，每層托盤20內均形成有容納腔21，且容納腔內設有散熱器30。
[0042]在本發明的此實施例中，反應腔室內設有沿上下方向延伸的冷卻氣體進氣管，冷卻氣體進氣管上設有與每層托盤20的容納腔21連通的通孔，以使冷卻氣體由冷卻氣體進氣管輸送進入容納腔21。反應腔室內還設有冷卻氣體排氣管，冷卻氣體排氣管上形成有分別與每層托盤20的容納腔21連通的通孔，以使容納腔21內的冷氣通過冷卻氣體排氣管輸出容納腔21。由于在反應腔室內設有多層托盤20，由此，提高了反應腔室的工作效率，降低成本。
[0043]根據本發明實施例的金屬化學氣相沉積設備，包括根據本發明前述任一實施例描述的化學氣相沉積反應腔室，根據本發明實施例的金屬化學氣相沉積設備可以已知的，這里不再詳細描述。
[0044]根據本發明實施例的金屬化學氣相沉積設備，托盤的散熱效率增強，提高了反應腔室的工作效率。而且無需通入冷卻氣體，例如氮氣，避免了產生顆粒而污染基片。由于散熱器容納在密閉的容納腔內，因此散熱器不會影響反應腔室內的工藝氣體的純度，因此能夠更好的保證化學氣相沉積的工藝效果。
[0045]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0046]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種化學氣相沉積反應腔室，包括進氣系統、感應線圈、排氣系統和托盤，所述感應線圈設置在反應腔室的外部，用于加熱反應腔室內部的托盤，其特征在于，所述托盤具有容納腔，所述容納腔內設置有散熱器。
2.根據權利要求1所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述進氣系統由工藝氣體進氣系統和冷卻氣體進氣系統構成，所述排氣系統由工藝氣體排氣系統和冷卻氣體排氣通道構成，所述冷卻氣體進氣系統與所述容納腔相連，用于向所述容納腔內輸送冷卻氣體，所述冷卻氣體通過與容納腔相連的冷卻氣體排氣通道排出容納腔。
3.根據權利要求1所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述托盤包括第一托盤和第二托盤，所述第一托盤的下表面上設有第一凹槽且所述第二托盤的上表面設有第二凹槽，所述第一托盤安裝在所述第二托盤上且所述第一凹槽和第二凹槽相對以形成所述容納腔。
4.根據權利要求1所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述散熱器包括圓柱狀本體和安裝在所述圓柱狀本體內的散熱片。
5.根據權利要求4所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述散熱片沿徑向方向具有翅片。
6.根據權利要求4所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述散熱片為多個，所述散熱片分別沿所述托盤的的徑向延伸且沿所述托盤的周向間隔設置。
7.根據權利要求5所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，每個所述散熱片上設有多個翅片，所述多個翅片沿所述托盤的徑向間隔設置且所述多個翅片的尺寸沿所述托盤的徑向從外向內逐漸減小。
8.根據權利要求2所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述冷卻氣體為壓縮空氣。
9.根據權利要求1所述的化學氣相沉積反應腔室，其特征在于，所述托盤為多個且所述多個托盤沿上下方向間隔設置成多層。
10.一種金屬化學氣相沉積設備，其特征在于，包括權利要求1-9中任一項所述的化學氣相沉積反應腔室。
【文檔編號】C23C16/44GK103572255SQ201210284671
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月10日 優先權日:2012年8月10日
【發明者】何麗 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司