一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，屬于材料制備加工領(lǐng)域。本發(fā)明改進(jìn)了加熱式沉積臺的設(shè)計，在沉積臺臺面的內(nèi)表面鍍覆了一層100nm的氧化鉻薄膜，利用氧化鉻0.8的黑體系數(shù)提高了沉積臺臺面接收熱輻射的效率。同時，對于密封在沉積臺內(nèi)部的加熱體，其絕緣體支撐件被設(shè)計成陶瓷柱陣列，在不影響支撐功能的同時，提高了加熱體的散熱效率。這些改進(jìn)使得這種新型的高溫加熱沉積臺的加熱效率與穩(wěn)定性得以大幅提高，并可以在700℃～1000℃溫度段內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定工作，填補(bǔ)了加熱式沉積臺在高溫段的技術(shù)缺口。
【專利說明】一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件材料制備技術(shù)，尤其是涉及一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，可應(yīng)用于各種新型薄膜材料的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition,簡稱CVD)是一種廣泛應(yīng)用于新型薄膜材料、尤其是半導(dǎo)體器件材料制備的材料制備方法。由于CVD制備材料時參與反應(yīng)的氣體分子或者離子需要根據(jù)不同工藝沉積在一定溫度的基片上，因此一些CVD系統(tǒng)配備有可自行加熱基片的沉積臺。
[0003]在使用CVD系統(tǒng)制備材料時，高溫促使氣體之間發(fā)生反應(yīng)是一個重要手段。一般加熱式沉積臺可以加熱基片至700°C左右，能夠滿足一部分材料制備所需的反應(yīng)條件。然而很多材料例如一些氧化物薄膜的制備需要700°C~1000°C的反應(yīng)溫度，這時一般的加熱式沉積臺難以滿足要求。這是因?yàn)槌练e臺的加熱裝置通常由電阻式發(fā)熱器件供熱，實(shí)際應(yīng)用過程中存在一系列問題。由于發(fā)熱體材料在高溫下容易發(fā)生形變，會引起加熱溫度的不均勻；而為發(fā)熱體加裝絕緣體支撐件來改善其高溫強(qiáng)度又會引起散熱問題，造成發(fā)熱體在高溫段容易自熔斷；另外發(fā)熱體與反應(yīng)氣體接觸容易氧化腐蝕，沉積臺從發(fā)熱體獲得熱量的效率也不高。這些問題限制了加熱式沉積臺的應(yīng)用價值，也使一般加熱時沉積臺難以在700°C~1000°C溫度段穩(wěn)定工作。
[0004]針對CVD系統(tǒng)加熱式沉積臺的這些問題，國內(nèi)外許多專家和技術(shù)人員提出了很多設(shè)計方案，以改善沉積臺的加熱效率與穩(wěn)定性和提高溫度范圍。美國專利US8461490B2采用密封加熱裝置來保證發(fā)熱件的穩(wěn)定性，并提高沉積臺邊緣的加熱功率使得整個沉積臺溫度均勻；歐洲專利EP1`359610B1使用兩種不同熱導(dǎo)率的材料復(fù)合構(gòu)成沉積臺臺面，以降低垂直方向的溫度梯度，使加熱更均勻；美國專利US5911896采用兩塊陶瓷面板夾持發(fā)熱體的設(shè)計，一定程度上增強(qiáng)了了發(fā)熱體材料的高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性；而美國專利US20070275178更是獨(dú)到地使用流動的甘油作為發(fā)熱體材料的散熱載體并幫助其避免氧化腐蝕。這些創(chuàng)新設(shè)計都對沉積臺的加熱效果和效率起到了積極的作用，但是可以實(shí)現(xiàn)的有效溫度并沒有超過800°C，而且穩(wěn)定性仍然不理想。為實(shí)現(xiàn)更加高效穩(wěn)定的沉積臺加熱，突破700°C~1000°C的缺口，為此，需要一種具有新的加熱裝置的沉積臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種新型的高溫加熱沉積臺，進(jìn)一步提高沉積臺的加熱效率和穩(wěn)定性，并突破700°C~1000°C高溫加熱的技術(shù)缺口。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出以下技術(shù)方案:
一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述高溫加熱沉積臺包括沉積臺臺面2、沉積臺基座I和內(nèi)部發(fā)熱裝置，其中，
沉積臺臺面2構(gòu)成上層結(jié)構(gòu)，沉積臺基座I支撐了整個沉積臺以及內(nèi)部發(fā)熱裝置，所述沉積臺基座I和沉積臺臺面2構(gòu)成封裝，將所述發(fā)熱裝置密封在內(nèi)部；
所述內(nèi)部發(fā)熱裝置包括發(fā)熱部件和支撐部件，所述發(fā)熱部件由發(fā)熱體電極3和發(fā)熱體5構(gòu)成；所述支撐部件由發(fā)熱體支撐托盤4和陶瓷柱陣列8構(gòu)成。對發(fā)熱體5形成支撐。
[0007]所述沉積臺臺面2的內(nèi)表面鍍覆的一層氧化鉻鍍層9，成為熱輻射吸收面。
[0008]所述氧化鉻鍍層9為黑體系數(shù)0.8，IOOnm厚的氧化鉻薄膜。
[0009]所述發(fā)熱體5呈蛇形布局，兩端為發(fā)熱體電極3。
[0010]所述發(fā)熱體5為熔點(diǎn)為1400°C的鎳鉻合金Ni80Cr20。
[0011]所述發(fā)熱體支撐托盤4和陶瓷柱陣列8是由95瓷制成。
[0012]所述沉積臺臺面2和發(fā)熱體5表面分別設(shè)置沉積臺測溫電偶6和發(fā)熱體測溫電偶7，對沉積臺臺面2和發(fā)熱體5直接進(jìn)行溫度監(jiān)控。
[0013]所述沉積臺測溫電偶6為4-6個，分別均勻間隔設(shè)置在沉積臺臺面2的表面。
[0014]本發(fā)明的有益效果
(O沉積臺的發(fā)熱體不與反應(yīng)氣體接觸，不容易氧化腐蝕；
(2)發(fā)熱體不易變形，散熱效率較高，加熱均勻；
(3)沉積臺臺面吸熱效率高，升溫快速、均勻；
(4)可在700°C~1000°C的高溫段持續(xù)穩(wěn)定工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為高溫加熱沉積臺的正面示意圖；
圖2為高溫加熱沉積臺的俯視圖。
[0016]其中，
【權(quán)利要求】
1.一種用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述高溫加熱沉積臺包括沉積臺臺面(2)、沉積臺基座(1)和內(nèi)部發(fā)熱裝置，其中，沉積臺臺面(2)構(gòu)成上層結(jié)構(gòu)，沉積臺基座(1)支撐了整個沉積臺以及內(nèi)部發(fā)熱裝置，所述沉積臺基座(1)和沉積臺臺面(2)構(gòu)成封裝，將所述發(fā)熱裝置密封在內(nèi)部； 所述內(nèi)部發(fā)熱裝置包括發(fā)熱部件和支撐部件，所述發(fā)熱部件由發(fā)熱體電極(3)和發(fā)熱體(5)構(gòu)成；所述支撐部件由發(fā)熱體支撐托盤(4)和陶瓷柱陣列(8)構(gòu)成，對發(fā)熱體(5)形成支撐。
2.如權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述沉積臺臺面(2)的內(nèi)表面鍍覆的一層氧化鉻鍍層(9)，成為熱輻射吸收面。
3.如權(quán)利要求2所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述氧化鉻鍍層(9)為黑體系數(shù)0.8，厚度IOOnm的氧化鉻薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述發(fā)熱體(5 )呈蛇形布局，兩端為發(fā)熱體電極(3 )。
5.如權(quán)利要求4所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述發(fā)熱體(5)為熔點(diǎn)為1400°C的鎳鉻合金Ni80Cr20。
6.如權(quán)利要求5所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述發(fā)熱體支撐托盤(4)和陶瓷柱陣列(8)是由(9) (5)瓷制成。
7.如權(quán)利要求6所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述沉積臺臺面(2)和發(fā)熱體(5)表 面分別設(shè)置沉積臺測溫電偶(6)和發(fā)熱體測溫電偶(7)，對沉積臺臺面(2 )和發(fā)熱體(5 )直接進(jìn)行溫度監(jiān)控。
8.如權(quán)利要求7所述的用于化學(xué)氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特征在于:所述沉積臺測溫電偶(6 )為4-6個，分別均勻間隔設(shè)置在沉積臺臺面(2 )的表面。
【文檔編號】C23C16/46GK103556131SQ201310547569
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】陳良賢, 彭建, 施戈 申請人:北京泰科諾科技有限公司