本實(shí)用新型涉及一種可提高M(jìn)OCVD反應(yīng)腔內(nèi)載盤(pán)溫度均勻性的加熱裝置，屬于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積反應(yīng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)設(shè)備，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備，是一種集計(jì)算流體力學(xué)、熱力傳導(dǎo)、系統(tǒng)集成控制、化合物生長(zhǎng)等各學(xué)科于一體的高科技、新技術(shù)高度集中的設(shè)備，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵性設(shè)備。

在MOCVD設(shè)備中，反應(yīng)腔溫度的均勻性是生產(chǎn)高質(zhì)量薄膜的關(guān)鍵性因素，均勻的反應(yīng)腔溫度直接影響著外延沉積的均勻性和生長(zhǎng)界面的陡峭性，以GaN生長(zhǎng)為例，一般要求加熱器上方的晶片載盤(pán)溫度高達(dá)1200℃，溫度控制誤差不超過(guò)±0.5℃。由于在MOCVD設(shè)備中，加熱器置于載盤(pán)下方，和放置襯底的載盤(pán)通常沒(méi)有直接接觸，加熱器主要通過(guò)通電后產(chǎn)生的熱輻射對(duì)載盤(pán)等部件進(jìn)行加熱，工作時(shí)置于加熱器中且放置載片盤(pán)的支撐軸會(huì)帶動(dòng)晶片載盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)，以便使晶片載盤(pán)進(jìn)一步均勻受熱，但是支撐軸導(dǎo)熱系數(shù)大，導(dǎo)熱速度快，尤其是旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，其散熱量更大，使得熱量傳遞到載盤(pán)過(guò)程中存在一定損失，導(dǎo)致載盤(pán)中間區(qū)域溫度下降，這將影響整體晶片載盤(pán)的溫度均勻性，不利于晶片的高質(zhì)量生長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠有效提高鄰近支撐軸的加熱部件的熱輻射能力、保證載盤(pán)上的晶片能夠均勻受熱、保證晶片外延生長(zhǎng)均勻、能夠提升載盤(pán)利用率的可提高M(jìn)OCVD反應(yīng)腔內(nèi)載盤(pán)溫度均勻性的加熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種可提高M(jìn)OCVD反應(yīng)腔內(nèi)載盤(pán)溫度均勻性的加熱裝置，包括反應(yīng)腔體，所述反應(yīng)腔體中設(shè)有晶片載盤(pán)和支撐軸，所述晶片載盤(pán)的凹槽內(nèi)設(shè)有晶片襯底，所述晶片載盤(pán)正下方設(shè)有加熱器，加熱器下方設(shè)有多層隔熱板，隔熱板下設(shè)有反射板，所述加熱器包括內(nèi)圈、中圈和外圈，支撐軸從內(nèi)圈穿過(guò)，并支 撐起晶片載盤(pán)；所述內(nèi)圈的內(nèi)表面覆蓋熱輻射層。

優(yōu)選的，所述熱輻射層為剛玉噴砂層。

優(yōu)選的，所述熱輻射層為蝕刻層。

優(yōu)選的，所述熱輻射層為等離子噴涂錸粉層。

優(yōu)選的，所述熱輻射層為異種材料涂層，所述異種材料由10-15％的MnO₂、8-10％的Co₂O₃、8-10％的CuO，1-2％的CeO和余量Fe₂O₃制成的粉體與粘合劑按1g：1mL的比例混合而成。

優(yōu)選的，所述等離子噴涂錸粉層厚度為0.15mm。

優(yōu)選的，所述內(nèi)圈的內(nèi)表面材質(zhì)為金屬錸。

本實(shí)用新型加熱器分成三段，內(nèi)圈、中圈和外圈可以分別加熱，使溫度均勻分布；加熱器下方加設(shè)多層隔熱板可以有效阻止熱量的散失，隔熱板下方的反射板將熱量反射回晶片載盤(pán)，增加了晶片載盤(pán)中溫度分布的均勻性；內(nèi)圈的內(nèi)表面覆蓋熱輻射層使得加熱器內(nèi)表面發(fā)射率達(dá)到外表面發(fā)射率的1.5-2.0倍，從而提高了內(nèi)圈對(duì)內(nèi)部區(qū)域的散熱能力，增強(qiáng)了內(nèi)圈對(duì)支撐軸的熱輻射能力，可以針對(duì)性地對(duì)支撐軸進(jìn)行加熱，補(bǔ)償了支撐軸的熱量損失，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫區(qū)域的熱補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)其他部分的溫度影響很小，總體提高了MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)晶片載盤(pán)溫度的均勻程度，載盤(pán)上的晶片能夠均勻受熱，外延生長(zhǎng)均勻，提升了載盤(pán)的利用率，提高了良品率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是加熱器的內(nèi)圈的剖面圖；

圖中，1.襯底，2.晶片載盤(pán)，3.加熱器，31.內(nèi)圈，32.中圈，33.外圈，4.支撐軸，5.隔熱板，6.反射板，7.熱輻射層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖所示，一種可提高M(jìn)OCVD反應(yīng)腔內(nèi)載盤(pán)溫度均勻性的加熱裝置，包括反應(yīng)腔體，所述反應(yīng)腔體中設(shè)有晶片載盤(pán)2和支撐軸4，所述晶片載盤(pán)2的凹槽內(nèi)設(shè)有晶片襯底1，所 述晶片載盤(pán)2正下方設(shè)有加熱器3，加熱器3下方設(shè)有多層隔熱板5，隔熱板5下設(shè)有反射板6，所述加熱器包括內(nèi)圈31、中圈32和外圈33，支撐軸4從內(nèi)圈31穿過(guò)，并支撐起晶片載盤(pán)2；所述內(nèi)圈31的內(nèi)表面覆蓋熱輻射層7。

將本實(shí)用新型的支撐軸4從設(shè)有熱輻射層7的加熱器3的內(nèi)圈31穿過(guò)，并支撐起晶片載盤(pán)2，通電發(fā)熱，支撐軸4帶動(dòng)晶片載盤(pán)2高速旋轉(zhuǎn)，加熱器3下方加設(shè)多層隔熱板5可以有效阻止熱量的散失，隔熱板5下方的反射板6將熱量反射回晶片載盤(pán)2，增加了晶片載盤(pán)2中溫度分布的均勻性。覆蓋熱輻射層7的內(nèi)圈31內(nèi)表面發(fā)射率是外表面發(fā)射率的1.5-2.0倍，提高了內(nèi)圈31對(duì)內(nèi)部區(qū)域的散熱能力，增強(qiáng)了內(nèi)圈31對(duì)支撐軸4的熱輻射能力，可以針對(duì)性地對(duì)支撐軸4進(jìn)行加熱，補(bǔ)償了支撐軸4的熱量損失，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫區(qū)域的熱補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)其他部分的溫度影響很小，MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)晶片載盤(pán)2溫度的均勻程度得到了提高，晶片載盤(pán)2上的襯底1中的晶片受熱均勻，外延生長(zhǎng)均勻。

優(yōu)選的，所述熱輻射層7為剛玉噴砂層。剛玉噴砂層是采用目數(shù)100目的剛玉作為噴砂介質(zhì)，在噴砂距離12cm、角度60°、壓力0.6MPa的參數(shù)下噴在內(nèi)圈31內(nèi)表面形成，實(shí)測(cè)可以使內(nèi)圈31的內(nèi)表面的熱發(fā)射率升高35％。

優(yōu)選的，所述熱輻射層7為蝕刻層。在室溫下，將高圓盤(pán)狀加熱體3內(nèi)圈31表面與10％硝酸水溶液接觸30分鐘，以進(jìn)行蝕刻步驟，然后對(duì)改良后的加熱體3內(nèi)圈31進(jìn)行沖洗和烘烤，即可形成蝕刻層，實(shí)測(cè)蝕刻之后的內(nèi)圈31內(nèi)表面發(fā)射率提高了80％。

作為本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選的方案，為了增加熱發(fā)射率，所述熱輻射層7為等離子噴涂錸粉層。將金屬錸粉噴涂至加熱器3的內(nèi)圈31內(nèi)表面，在參數(shù)：電弧功率30KW、主氣體流量35L/min、距離15cm、噴涂角度85°、送粉速率10g/min下進(jìn)行等離子體噴涂，即可形成等離子噴涂錸粉層，可以提高熱發(fā)射率80％。

作為本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)的方案，所述熱輻射層7為異種材料涂層，所述異種材料由10-15％的MnO₂、8-10％的Co₂O₃、8-10％的CuO，1-2％的CeO和余量Fe₂O₃制成的粉體與粘合劑按1g：1mL的比例混合而成。混合后，利用絲網(wǎng)將異種材料印刷涂布在內(nèi)圈31表面即可形成異種材料涂層。該涂層能夠顯著提高內(nèi)圈31表面的熱發(fā)射率。

優(yōu)選的，為了保證最佳的熱發(fā)射效果，同時(shí)節(jié)約成本，所述等離子噴涂錸粉層厚度為0.15mm。

優(yōu)選的，所述內(nèi)圈31的內(nèi)表面材質(zhì)為金屬錸。