專利名稱：托盤及具有其的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種托盤及具有其的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
MOCVD (金屬有機化合物化學(xué)氣相淀積)溫度均勻性，尤其是承載基片的托盤上溫度均勻性對于工藝性能具有很重要的作用，為了達到該溫度均勻性各廠家采用不同的加熱方式和相應(yīng)的托盤結(jié)構(gòu)。如現(xiàn)有噴淋頭結(jié)構(gòu)反應(yīng)腔采用電阻絲加熱整個石墨大托盤，通過分區(qū)電阻絲實現(xiàn)托盤溫度均勻性。現(xiàn)有行星式結(jié)構(gòu)采用感應(yīng)加熱整個石墨大托盤，大托盤上承載可自轉(zhuǎn)的小托盤，通過小托盤自轉(zhuǎn)來實現(xiàn)小托盤內(nèi)較好的溫度均勻性。上述兩種反應(yīng)腔對應(yīng)的托盤結(jié)構(gòu)能保證工藝沉積區(qū)域的溫度均勻性，但在提高產(chǎn)能方面相對局限性大。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點是，由于感應(yīng)加熱的特性即離線圈越近，磁力線越密，感應(yīng)電流密度越大，能加熱到的溫度越高；離線圈越遠，磁力線越疏，感應(yīng)電流密度越小，能加熱到的溫度越低。因此托盤的溫度從邊緣到中心逐漸降低，從而導(dǎo)致托盤的加熱溫度不均勻，因此很難達到膜層生長的工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決托盤加熱溫度不均勻的缺陷。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種使加熱溫度更為均勻的托盤。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有上述托盤的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。為達到上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提出一種托盤包括托盤本體；多個安裝槽，所述多個安裝槽沿所述托盤本體的周向設(shè)置，優(yōu)選均勻設(shè)置；多個小托盤，每個所述小托盤對應(yīng)地設(shè)置在一個安裝槽中，其中，所述托盤本體由絕緣材料構(gòu)成，所述多個小托盤由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明實施例的托盤，由于托盤本體絕緣且小托盤導(dǎo)熱且導(dǎo)電，因此托盤本體不會被感應(yīng)線圈感應(yīng)加熱，這樣只有導(dǎo)熱且導(dǎo)電的小托盤才會形成回轉(zhuǎn)感應(yīng)電流，從而加熱小托盤。這樣，電流流過區(qū)域就集中在小托盤上，回轉(zhuǎn)半徑變小，因此本發(fā)明實施例的托盤能夠極大地降低溫度差異性。在本發(fā)明的一個實施例中，所述小托盤在所述安裝槽中可轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的一個實施例中，所述多個安裝槽均勻設(shè)置在所述托盤本體的周向邊緣處以使所述多個小托盤的邊緣凸出所述托盤本體且與反應(yīng)腔內(nèi)壁接觸，且所述多個小托盤的邊緣設(shè)有第一嚙合部件，所述第一嚙合部件與設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)壁的第二嚙合部件相互匹配。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述小托盤和所述安裝槽之間涂覆有潤滑油。在本發(fā)明的一個實施例中，所述小托盤和所述安裝槽之間具有間隙，且所述安裝槽中設(shè)有頂針，所述小托盤的底部與所述頂針接觸。在本發(fā)明的一個實施例中，所述絕緣材料包括石英、陶瓷，所述導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料包括石墨、SiC、Mo或Mo合金。在本發(fā)明的一個實施例中，如果所述導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料為石墨，則所述小托盤表面還涂覆有SiC或氮化硼涂層。本發(fā)明第二方面的實施例提出一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔外壁和反應(yīng)腔內(nèi)壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁限定有反應(yīng)空間；設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁之外的多個感應(yīng)線圈；和一個或多個托盤，所述一個或多個托盤設(shè)置在所述反應(yīng)空間之中，所述一個或多個托盤為上述第一方面實施例的托盤。根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，多個感應(yīng)線圈對化學(xué)氣相沉積設(shè)備的小托盤進行感應(yīng)加熱，使得在每個小托盤上的感應(yīng)電流回轉(zhuǎn)半徑變小，從而使小托盤的表面 溫度相對均衡，進而提高反應(yīng)腔對生長的工藝要求。在本發(fā)明的一個實施例中，所述多個托盤在所述反應(yīng)空間內(nèi)豎直地或水平地等間
隔設(shè)置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述多個托盤的中心以帶動所述多個托盤轉(zhuǎn)動；和第一電機，所述第一電機控制所述轉(zhuǎn)軸在第一方向上以第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的一個實施例中，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括第二電機，所述第二電機帶動所述反應(yīng)腔內(nèi)壁在第二方向上以第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一方向和第二方向相同，且所述第一轉(zhuǎn)速大于所述第二轉(zhuǎn)速。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)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(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發(fā)明實施例的托盤結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2A為感應(yīng)電流在傳統(tǒng)托盤內(nèi)的回轉(zhuǎn)路徑示意圖；圖2B為感應(yīng)電流在本發(fā)明實施例的托盤內(nèi)的回轉(zhuǎn)路徑示意圖；圖3為本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的托盤結(jié)構(gòu)俯視圖；以及圖4為本發(fā)明實施例反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置多個托盤的示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)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，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)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。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。下面結(jié)合附圖首先描述根據(jù)本發(fā)明實施例的托盤。
如圖I所示，為本發(fā)明實施例的托盤結(jié)構(gòu)的俯視圖。根據(jù)本發(fā)明實施例的托盤100包括托盤本體110、多個安裝槽(圖中未示出)和多個小托盤120。其中，所述多個安裝槽沿所述托盤本體110的周向均勻設(shè)置。多個小托盤120的每個所述小托盤對應(yīng)地設(shè)置在一個安裝槽中。其中，所述托盤本體110由絕緣材料構(gòu)成，所述多個小托盤120由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料構(gòu)成，例如，所述絕緣材料可以為石英、陶瓷等，所述導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料可以為石墨、SiC、Mo或Mo合金，由于石英成本低，加工簡單，絕緣能力強且耐高溫，石墨易于被感應(yīng)加熱，硬度大，導(dǎo)電能力強且熔點相對較高，所以優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，絕緣材料為石英，導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料由石墨制成。如果導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料為石墨，則所述小托盤表面還涂覆有SiC或氮化硼涂層。結(jié)合圖2A和圖2B，其中，圖2A為感應(yīng)電流在傳統(tǒng)托盤內(nèi)的回轉(zhuǎn)路徑示意圖，圖2B為感應(yīng)電流在本發(fā)明實施例的托盤內(nèi)的回轉(zhuǎn)路徑示意圖。從圖2A中可以看出，傳統(tǒng)的托盤本體采用可導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料制成，因此在感應(yīng)線圈的作用下是感應(yīng)電流在托盤本體內(nèi)形成一個回轉(zhuǎn)電流210，而圖2B所示的本發(fā)明實施例的托盤由于托盤本體為絕緣材料，從而感應(yīng)電流在每個小托盤內(nèi)形成回轉(zhuǎn)電流121，明顯地，回轉(zhuǎn)電流121的回轉(zhuǎn)半徑小于回轉(zhuǎn)電流210的回轉(zhuǎn)半徑，因此使溫度更為均勻。結(jié)合圖I和圖2B，根據(jù)本發(fā)明實施例的托盤100，由于托盤本體110絕緣且小托盤120導(dǎo)熱且導(dǎo)電，因此托盤本體110不會被感應(yīng)線圈感應(yīng)加熱，這樣只有導(dǎo)熱且導(dǎo)電的小托盤120才會形成回轉(zhuǎn)感應(yīng)電流，從而加熱小托盤120。這樣，電流流過區(qū)域就集中在小托盤120上，回轉(zhuǎn)半徑變小，因此能夠極大地降低小托盤表面的溫度差異性，從而達到基片表面MOCVD外延生長的工藝要求。如圖I或圖2B所示，在本發(fā)明的一些實施例中，所述小托盤120在所述安裝槽中可轉(zhuǎn)動。小托盤120在安裝槽內(nèi)發(fā)生自轉(zhuǎn)，所以使小托盤本身局部受熱擴散以使小托盤表面溫度更為均勻。然而由于自轉(zhuǎn)使得小托盤120和安裝槽之間發(fā)生摩擦，不但阻礙小托盤120的轉(zhuǎn)動，而且使小托盤120磨損安裝槽，縮短其使用壽命，因此，優(yōu)選地，在所述小托盤120和所述安裝槽之間涂覆有潤滑油，所述潤滑油具有耐高溫，導(dǎo)電且不與所述小托盤的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點，潤滑油減少小托盤120與安裝槽之間的摩擦系數(shù)。如圖3所示，為本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的托盤結(jié)構(gòu)俯視圖。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述多個安裝槽均勻設(shè)置在所述托盤本體310的周向邊緣處以使所述多個小托盤320的邊緣凸出所述托盤本體310且與反應(yīng)腔內(nèi)壁接觸，且所述多個小托盤320的邊緣設(shè)有第一嚙合部件，如齒輪等，所述第一嚙合部件與設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)壁的第二嚙合部件相互匹配。小托盤320的邊緣突出托盤本體310 —部分，并且在小托盤320的邊緣設(shè)置有第一嚙合部件，所述第一嚙合部件與設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)壁的第二嚙合部件相互匹配以使反應(yīng)腔轉(zhuǎn)動過程通過第一嚙合部件和第二嚙合部件帶動小托盤發(fā)生自轉(zhuǎn)，進一步提高了小托盤表面的溫度均勻性。優(yōu)選地，為了更加減小小托盤320與托盤本體310之間摩擦，可在小托盤320和所述安裝槽之間預(yù)留一定的間隙減少小托盤320與托盤本體310之間的連接，通過在所述安裝槽中預(yù)先設(shè)置的頂針穿過所述間隙與小托盤320的底部接觸，這樣，小托盤320與托盤本體310之間通過頂針接觸，在減少摩擦的同時使小托盤轉(zhuǎn)動更為方便。根據(jù)本發(fā)明實施例的托盤，通過減少感應(yīng)電流的回轉(zhuǎn)半徑和使小托盤自轉(zhuǎn)的方式能夠很好的解決小托盤表面溫度不均勻的問題，使基片的MOCVD的制作工藝更為精確。、
下面結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。本發(fā)明實施例的托盤既可用于單托盤的反應(yīng)腔也可用于多托盤的反應(yīng)腔。由于在多托盤的反應(yīng)腔中通過反應(yīng)腔的側(cè)壁的感應(yīng)線圈對反應(yīng)腔內(nèi)的多個托盤進行加熱，因此其溫度不均勻的問題更加明顯。如圖4所示，為本發(fā)明實施例反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置多個托盤的示意圖。本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括反應(yīng)腔410、設(shè)置在反應(yīng)腔410之內(nèi)的多個托盤420、多個感應(yīng)線圈430和工藝氣體運輸裝置440。其中，所述反應(yīng)腔410包括反應(yīng)腔外壁和反應(yīng)腔內(nèi)壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁限定有反應(yīng)空間。多個感應(yīng)線圈430設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁外側(cè)。多個托盤420設(shè)置在反應(yīng)空間之中，多個托盤420為上述第一方面實施例的托盤。多個托盤420在反應(yīng)空間內(nèi)豎直地且等間隔設(shè)置。反應(yīng)腔內(nèi)同時設(shè)置多個托盤能夠同時加工更多的基片，提高工作效率。通過本發(fā)明實施例的托盤能夠有效改善在圖4所示的反應(yīng)腔中多托盤的溫度均勻性。根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，多個感應(yīng)線圈對化學(xué)氣相沉積設(shè)備的小托盤進行感應(yīng)加熱，使得在每個小托盤上的感應(yīng)電流回轉(zhuǎn)半徑變小，從而使小托盤的表面溫度相對均衡，進而提高反應(yīng)腔對MOCVD外延生長的工藝要求。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括轉(zhuǎn)軸和第一電機。其中，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述多個托盤的中心以帶動所述多個托盤轉(zhuǎn)動。所述第一電機控制所述轉(zhuǎn)軸在第一方向上以第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。如圖3所示，轉(zhuǎn)軸垂直穿過托盤中心的圓孔330且與所述托盤本體固定連接，從而在第一電機的驅(qū)動下使托盤本體310沿著轉(zhuǎn)動，使托盤加熱更為均勻。另外，托盤本體310上設(shè)置的小托盤320本身自轉(zhuǎn)也可提高加熱均勻性，所以優(yōu)選地，還可以在所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備中增加第二電機，所述第二電機帶動所述反應(yīng)腔內(nèi)壁在第二方向上以第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。結(jié)合圖3，第二電機驅(qū)動反應(yīng)腔內(nèi)壁以第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，同時小托盤320的第一嚙合部件與設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)壁的第二嚙合部件相互匹配以使在反應(yīng)腔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動過程中通過第一嚙合部件和第二嚙合部件帶動小托盤320發(fā)生自轉(zhuǎn)，進一步提高了小托盤表面的溫度均勻性。優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一方向和第二方向相同，且所述第一轉(zhuǎn)速大于所述第二轉(zhuǎn)速。小托盤本身的自轉(zhuǎn)速度小于托盤本體的轉(zhuǎn)速，防止由于小托盤轉(zhuǎn)速過快使基片甩落，同時防止由于小托盤轉(zhuǎn)速過快而擾亂反應(yīng)腔內(nèi)氣流場。
根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，第一電機帶動托盤本體轉(zhuǎn)動，第二電機帶動小托盤轉(zhuǎn)動，使反應(yīng)腔內(nèi)小托盤表面的溫度均衡，從而使基片的外延生長過程達到理想的工藝要求。另外，本發(fā)明實施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備設(shè)計簡單，成本低，且易操作。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例 ，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種托盤，其特征在于，包括 托盤本體； 多個安裝槽，所述多個安裝槽沿所述托盤本體的周向設(shè)置； 多個小托盤，每個所述小托盤對應(yīng)地設(shè)置在一個安裝槽中， 其中，所述托盤本體由絕緣材料構(gòu)成，所述多個小托盤由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述小托盤在所述安裝槽中可轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求2所述的托盤，其特征在于，所述多個安裝槽均勻設(shè)置在所述托盤本體的周向邊緣處以使所述多個小托盤的邊緣凸出所述托盤本體且與反應(yīng)腔內(nèi)壁接觸，且所述多個小托盤的邊緣設(shè)有第一嚙合部件，所述第一嚙合部件與設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)壁的第二嚙合部件相互匹配。
4.如權(quán)利要求3所述的托盤，其特征在于，所述小托盤和所述安裝槽之間涂覆有潤滑油。
5.如權(quán)利要求3所述的托盤，其特征在于，所述小托盤和所述安裝槽之間具有間隙，且所述安裝槽中設(shè)有頂針，所述小托盤的底部與所述頂針接觸。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的托盤，其特征在于，所述絕緣材料包括石英、陶瓷，所述導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料包括石墨、SiC, Mo或Mo合金。
7.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述小托盤的材料為表面涂覆有SiC或氮化硼涂層的石墨。
8.—種化學(xué)氣相沉積設(shè)備,其特征在于,包括 反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔外壁和反應(yīng)腔內(nèi)壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁限定有反應(yīng)空間； 設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁之外的多個感應(yīng)線圈；和 一個或多個托盤，所述一個或多個托盤設(shè)置在所述反應(yīng)空間之中，所述一個或多個托盤包括如權(quán)利要求1-7任一項所述的托盤。
9.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述多個托盤在所述反應(yīng)空間內(nèi)豎直地或水平地等間隔設(shè)置。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，還包括 轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述多個托盤的中心以帶動所述多個托盤轉(zhuǎn)動；和 第一電機，所述第一電機控制所述轉(zhuǎn)軸在第一方向上以第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
11.如權(quán)利要求10所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，還包括 第二電機，所述第二電機帶動所述反應(yīng)腔內(nèi)壁在第二方向上以第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
12.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述第一方向和第二方向相同，且所述第一轉(zhuǎn)速大于所述第二轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明提出一種托盤，包括托盤本體；多個安裝槽，所述多個安裝槽沿所述托盤本體的周向設(shè)置；多個小托盤，每個所述小托盤對應(yīng)地設(shè)置在一個安裝槽中，其中，所述托盤本體由絕緣材料構(gòu)成，所述多個小托盤由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的材料構(gòu)成。本發(fā)明還提出一種具有上述托盤的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，由于感應(yīng)電流的回轉(zhuǎn)半徑變小，使托盤表面溫度更為均勻，從而提高化學(xué)氣相沉積設(shè)備對基片進行工藝的溫度均勻性。另外，本發(fā)明設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)。
文檔編號C23C16/458GK102732861SQ20111009407
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者徐亞偉 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司