一種反應腔室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種反應腔室，該反應腔室包括大托盤、小托盤、以及中央進氣管，大托盤包括支撐部件、環(huán)形部件、以及進氣部件，其中，環(huán)形部件設(shè)置于進氣部件的外圍，支撐部件位于環(huán)形部件的下方；環(huán)形部件上設(shè)置有M個托盤孔，托盤孔用于放置所述小托盤，其中M為大于或等于1的整數(shù)；進氣部件上設(shè)置有M個進氣通道，M個進氣通道與M個托盤孔分別一一對應；進氣通道的一端連接至所述中央進氣管，另一端連接至對應的托盤孔；小托盤的底部設(shè)置有葉片，所述葉片用于在進入托盤孔的氣體的推動作用下，帶動所述小托盤進行自轉(zhuǎn)。通過本發(fā)明的反應腔室，提供了一種結(jié)構(gòu)清楚、加工和安裝過程簡單、維護和使用都較為方便的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)相結(jié)合的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。
【專利說明】一種反應腔室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術(shù)，特別涉及一種反應腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]氣相外延生長方法(VPE)包括氫化物氣相外延技術(shù)(HVPE)和金屬有機化合物化學氣相沉積方法(MOCVD)等。氣相外延技術(shù)主要是利用III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長各種II1-V族、I1-VI族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，可用于制備高性能的化合物半導體單晶薄片。
[0003]外延生長工藝設(shè)備 一般包括反應腔室、氣體輸運系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、以及基片傳輸系統(tǒng)等，其中反應腔室是外延生長工藝設(shè)備最核心的硬件，也是外延生長工藝設(shè)備設(shè)計中最活躍的領(lǐng)域。目前外延生長工藝設(shè)備中的反應腔室主要包括水平式反應腔和垂直式反應腔兩種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)有多種實現(xiàn)方式，例如，垂直式反應腔包括噴淋頭結(jié)構(gòu)和高速旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，水平式反應腔包括氣動行星式結(jié)構(gòu)和機械行星式結(jié)構(gòu)等。但無論哪一種反應腔結(jié)構(gòu)，都必須保證在襯底外延生長區(qū)域?qū)崿F(xiàn)良好的溫度均勻性和氣體濃度均勻性，這些均勻性也直接決定生長出的外延片的質(zhì)量好壞。
[0004]如上所述，加熱的均勻性將影響外延均勻性。目前主要使用的加熱方法包括熱傳遞方法和感應加熱方法。對于熱傳遞方法，一種方式是將襯底材料放置于托盤上，托盤置于機臺上，電阻在機臺底部加熱并通過中間石墨材料的托盤的熱傳導效應來加熱襯底材料，同時利用多區(qū)電阻加熱技術(shù)，可以保證基座的溫度均勻性，進而改善襯底生長溫度的穩(wěn)定和均勻；
[0005]其它的方式包括部分采用加熱反應腔室四周外壁，然后通過熱輻射加熱襯底材料。熱傳遞方法加熱速度較慢，控制過程復雜，熱傳導過程中熱量除了往襯底表面?zhèn)鲗猓€會往其他方向傳導，熱量利用效率低，并且對反應腔室水冷的設(shè)計要求較高。對于感應加熱方法，該方法可以將線圈置于襯底下部，或?qū)⒕€圈置于托盤四周以將托盤和襯底包圍。線圈在通高頻電流后，托盤和襯底表面將會出現(xiàn)感生渦流，從而被迅速加熱。這種感應加熱方法加熱速度顯著提升，但是，線圈產(chǎn)生的磁場分布不均勻，將造成托盤和襯底的加熱的不均勻，因而對反應腔室結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求。
[0006]另外一個影響外延均勻性的因素是氣體的濃度分布。目前的進氣技術(shù)主要有噴淋頭技術(shù)和中央進氣技術(shù)。另外，對于小產(chǎn)量的2至8片機器，直接從托盤或機臺的一側(cè)吹至另一側(cè)。在這些技術(shù)中，不可避免的就是氣體進入反應腔室之后，在輸運過程中，隨著內(nèi)部溫度的提升，氣體相互之間會發(fā)生反應。這將導致襯底表面近氣體入口端和遠氣體入口端的反應氣體濃度不同，從而影響襯底上部的反應場的均勻性，進而導致外延片生長不均勻，同時外延片生長的不均勻?qū)⒓觿≡诤罄m(xù)外延生長過程中襯底表面出現(xiàn)的裂紋分布、位錯密度等缺陷，最終嚴重地影響外延生長質(zhì)量。
[0007]加熱的均勻性和氣體的濃度分布的均勻性將共同影響反應腔室內(nèi)的反應場分布的均勻性，進而影響外延均勻性和質(zhì)量。
[0008]為了改善受到上述因素影響的外延生長的均勻性，出現(xiàn)了很多改進措施，比如說Veeco公司和Thomas Swan公司的進氣系統(tǒng)的噴淋頭設(shè)計和托盤高速旋轉(zhuǎn)的解決方法,再比如Axitixm公司采用的中央分層進氣系統(tǒng)和氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)。然而，這些技術(shù)都對機械結(jié)構(gòu)精度和加工要求很高，同時設(shè)備的安裝維護困難。
[0009]以Axitron公司的氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)為例，該公司針對反應腔室采用了中央分層進氣系統(tǒng)和氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)。請參閱圖1，其示出了氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)的示意圖，其中，大托盤101上設(shè)置有多個小托盤102，工藝過程中，在大托盤101帶動小托盤102進行公轉(zhuǎn)的同時，小托盤102還可以進行自轉(zhuǎn)。其中，大托盤101和小托盤102均采用氣體懸浮旋轉(zhuǎn)，通過氣墊的設(shè)計以及氣路結(jié)構(gòu)，使得大托盤101上的小托盤102產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。
[0010]通過上述公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)相結(jié)合的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，雖然反應腔室內(nèi)部氣體濃度會沿腔室徑向有所減少，但是由于襯底103在反應腔室中的位置不再沿徑向固定不動，對于襯底103上的不同位置來說，化學反應濃度和反應產(chǎn)物能夠基本保持一致，從而改善了外延薄膜的均勻性。
[0011]然而，行星式旋轉(zhuǎn)方法雖然 能改善外延薄膜的均勻性，但為實現(xiàn)行星式旋轉(zhuǎn)所采用的氣墊結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成復雜的氣路結(jié)構(gòu)，并且在旋轉(zhuǎn)過程中必須考慮到腔室內(nèi)部復雜的流體變化，氣墊進氣口的設(shè)計、加工安裝、設(shè)備維護使用都非常復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供一種反應腔室，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在實現(xiàn)大托盤和小托盤的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時，采用的氣墊和氣路結(jié)構(gòu)過于復雜、導致工藝設(shè)備的設(shè)計、加工安裝、維護使用都十分困難的問題。
[0013]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例提供了一種反應腔室，所述反應腔室包括大托盤、小托盤、以及中央進氣管，所述大托盤包括支撐部件、環(huán)形部件、以及進氣部件，其中，所述環(huán)形部件設(shè)置于所述進氣部件的外圍，所述支撐部件位于所述環(huán)形部件的下方；所述環(huán)形部件上設(shè)置有M個托盤孔，所述托盤孔用于放置所述小托盤，其中M為大于或等于I的整數(shù)；所述進氣部件上設(shè)置有M個進氣通道，所述M個進氣通道與M個托盤孔分別一一對應；所述進氣通道的一端連接至所述中央進氣管，另一端連接至對應的托盤孔；所述環(huán)形部件上還設(shè)置有M個出氣通道，所述M個出氣通道與M個托盤孔分別一一對應；所述出氣通道的一端連接至對應的托盤孔，另一端連通至所述大托盤的外側(cè)，以用于排放通過與所述托盤孔對應的進氣通道進入的氣體；所述托盤孔的底部與所述支撐部件連通，所述小托盤與所述支撐部件之間設(shè)置有支撐軸，被支撐軸支撐的小托盤能夠相對所述支撐部件進行旋轉(zhuǎn)，所述小托盤的底部設(shè)置有葉片，所述葉片用于在進入托盤孔的氣體的推動作用下，帶動所述小托盤進行自轉(zhuǎn)。
[0014]優(yōu)選地，所述進氣通道為溝槽，所述進氣部件由多個扇形組成，所述溝槽形成于相鄰的扇形之間；或
[0015]所述進氣通道為設(shè)置于所述進氣部件內(nèi)部的管道。
[0016]優(yōu)選地，所述進氣通道與所述托盤孔連接處的入風口的高度與所述葉片的高度相一致。[0017]優(yōu)選地，所述葉片為方塊形狀，各個葉片設(shè)置在所述小托盤底部的靠近外側(cè)的區(qū)域，且各個葉片旋轉(zhuǎn)到同一位置時，所述各個葉片相對于進氣通道傾斜的角度一致；或，
[0018]所述葉片為曲線型，各個葉片形狀一致，且圍繞小托盤的中心形成渦狀分布。
[0019]優(yōu)選地，所述支撐部件上與所述托盤孔對應的位置設(shè)置有凹槽或凸臺，所述凹槽或凸臺均為螺旋型，所述凹槽或凸臺用于對從進氣通道進行的氣體進行引導，從而使得沿所述凹槽或凸臺流動的氣體能夠帶動所述小托盤進行自轉(zhuǎn)。
[0020]優(yōu)選地，所述氣體沿所述凹槽或凸臺流動實現(xiàn)的對小托盤的帶動方向與所述葉片對小托盤的帶動方向相同。
[0021]優(yōu)選地，所述反應腔室設(shè)置為多層托盤結(jié)構(gòu)，且每層托盤結(jié)構(gòu)中包括所述大托盤和所述小托盤，且每層托盤結(jié)構(gòu)均與所述中央進氣管相連接。
[0022]優(yōu)選地，所述支撐部件、所述環(huán)形部件、以及所述進氣部件在制作中一體成型；或，所述支撐部件和所述環(huán)形部件在制作中一體成型；或，
[0023]所述環(huán)形部件和所述進氣部件在制作中一體成型；或，所述支撐部件和所述進氣部件在制作中一體成型。
[0024]優(yōu)選地，所述中央進氣管包括工藝氣體進氣管和輔助氣體進氣管，所述進氣通道的一端連接至所述中央進氣管的輔助氣體進氣管。
[0025]優(yōu)選地，所述葉片、支撐軸的材質(zhì)均為石墨、帶SiC涂層的石墨、SiC、或金屬鑰中的一種。
[0026]本發(fā)明的有益效果包括:
[0027]本發(fā)明實施例中，通過在小托盤的底部設(shè)置葉片，并將中央進氣管的氣體引入到小托盤的底部，使得葉片在氣體的氣流推動作用下，能夠帶動小托盤進行自轉(zhuǎn)，從而通過小托盤的自轉(zhuǎn)改善外延生長的溫度均勻性、氣體濃度均勻性、以及反應場分布的均勻性，另外，相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過復雜的氣路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)相結(jié)合的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，本發(fā)明實施例中通過葉片實現(xiàn)的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加簡潔，加工和安裝過程也更加簡單、維護和使用都較為方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氣墊托盤行星旋轉(zhuǎn)技術(shù)的示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例提供的反應腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例的示例性的進氣通道207的設(shè)置示意圖；
[0031]圖4A、圖4B為本發(fā)明實施例的示例性的葉片210的設(shè)置示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例提供的支撐部件2021的俯視示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實施例提供的多層托盤結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供的反應腔室進行詳細描述。
[0035]本發(fā)明的核心構(gòu)思在于，在小托盤的底部設(shè)置葉片，并將中央進氣管的氣體引入到小托盤的底部，使得葉片在氣體的氣流推動作用下，能夠帶動小托盤進行自轉(zhuǎn)，以通過小托盤的自轉(zhuǎn)改善外延生長的溫度均勻性、氣體濃度均勻性、以及反應場分布的均勻性，從而改善外延生長的質(zhì)量。相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過復雜的氣路結(jié)構(gòu)所形成的氣墊來帶動小托盤進行自轉(zhuǎn)的實現(xiàn)方式，本發(fā)明實施例提供了一種結(jié)構(gòu)清楚、加工和安裝過程簡單、維護和使用都較為方便的大托盤公轉(zhuǎn)和小托盤自轉(zhuǎn)相結(jié)合的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。
[0036]請參閱圖2，其示出了本發(fā)明實施例提供的一種反應腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，該反應腔室包括:腔體201、大托盤202、小托盤203、以及設(shè)置在大托盤202中心的中央進氣管204，所述大托盤202包括支撐部件2021、環(huán)形部件2022、以及進氣部件2023。
[0037]具體地，大托盤202可以設(shè)置為上下兩層，環(huán)形部件2022和進氣部件2023位于上層，其中環(huán)形部件2022設(shè)置位于進氣部件2023的外圍；
[0038]支撐部件2021位于下層，即所述支撐部件2021位于所述環(huán)形部件2022和所述進氣部件2023的下方。
[0039]其中，所述環(huán)形部件2022上設(shè)置有托盤孔206，該托盤孔206用于放置小托盤203，托盤孔206的底部與支撐部件2021之間部分或者全部連通，優(yōu)選地，托盤孔206為通孔，且托盤孔206的形狀與小托盤203的形狀對應。環(huán)形部件2022上設(shè)置的托盤孔206的數(shù)目M可以是I或者是大于I的整數(shù)。
[0040]進氣部件2023上設(shè)置有進氣通道207，進氣通道207的一端與中央進氣管204相連接，另一端連接至托盤孔206，從而將中央進氣管204中的氣體引入到托盤孔206中，進氣通道207的數(shù)目與托盤孔206的數(shù)目相同。當M為大于或等于2的整數(shù)時，M個進氣通道207分別與M個托盤孔206——對應。此外，環(huán)形部件2022設(shè)置有與托盤孔206相連接、且與大托盤202外側(cè)相連通的出氣通道208，該出氣通道208用于排放通過進氣通道207進入托盤孔206中的氣體。如圖2中帶箭頭的虛線所示，為氣體流向示意，其中，工藝氣體從小托盤203表面流過,用于將小托盤203上的襯底外延成膜,而用于驅(qū)動小托盤203自轉(zhuǎn)的氣體通過進氣通道207進行輸送，最終未反應的工藝氣體和用于驅(qū)動小托盤203自轉(zhuǎn)的氣體將通過兩側(cè)的排氣通道208被排出反應腔室之外。
[0041]本發(fā)明實施例中，中央進氣管204包括工藝氣體進氣管和輔助氣體進氣管，輔助氣體進氣管與進氣部件2023中的各個進氣通道207相連接，輔助氣體進氣管輸送的輔助氣體用于驅(qū)動小托盤203自轉(zhuǎn)，輔助氣體可以是H2, N2等不參與化學反應的氣體。另外，輔助氣體可以是與工藝氣體相同的氣體，此時中央進氣管204可設(shè)置為一個通道。本發(fā)明實施例中的氣體在未指明是工藝氣體時，指的是輔助氣體。
[0042]為了使得小托盤203能夠靈活地進行自轉(zhuǎn)，在小托盤203與支撐部件2021之間設(shè)置支撐軸209。在支撐軸209的支撐下，小托盤203能夠相對于大托盤202進行自轉(zhuǎn)。小托盤203的底部設(shè)置有葉片210，所述葉片210能夠在進入托盤孔206的氣體的推動作用下，帶動所述小托盤203進行自轉(zhuǎn)。
[0043]下面結(jié)合圖3，對本發(fā)明實施例中示例性的進氣通道207的具體設(shè)置進行說明。本實施例中，以M等于4為例進行說明。請參閱圖3，進氣通道207可以具體為溝槽，所述進氣部件2023由M個扇形組成，所述溝槽形成于相鄰的扇形之間，溝槽可以對氣體起到引流作用，從而將中央進氣管2`04中的氣體引入到托盤孔206之中。除了設(shè)置為溝槽，進氣通道207可以是設(shè)置于進氣部件2023內(nèi)部的管道，設(shè)置于內(nèi)部的管道引流的效果較好，但是相對于溝槽比較難以清洗。另外，進氣通道207不限于上述兩種設(shè)置方式，也可以采用其它能夠引流氣體的設(shè)置。不論進氣通道207設(shè)置為何種結(jié)構(gòu)，進氣通道207與托盤孔206的側(cè)壁連接處的入風口的高度優(yōu)選地低于小托盤203下表面的高度，最好是入風口的高度與葉片210的高度相一致，從而增強氣流對葉片210的驅(qū)動作用。
[0044]下面結(jié)合圖4A和圖4B，對本發(fā)明實施例中示例性的葉片210的具體設(shè)置進行說明。請參閱圖4A，為本發(fā)明實施例提供的一種葉片210的設(shè)置示意圖。如圖4A的左邊部分所示，為一個葉片210的側(cè)視示意圖，葉片210為方塊形狀，如圖4A的右邊部分所示，為葉片210的仰視示意圖，在小托盤203的底部設(shè)置了多個葉片210，多個葉片210設(shè)置在小托盤203底部的靠近外側(cè)的區(qū)域，并且各個葉片210旋轉(zhuǎn)到同一位置時，例如靠近進氣通道207時，各個葉片210相對于進氣通道傾斜的角度一致，從而在通過進氣通道207進入的氣體的驅(qū)動下，帶動小托盤203穩(wěn)定地自轉(zhuǎn)。
[0045]請參閱圖4B，為本發(fā)明實施例提供的另一種葉片210的設(shè)置示意圖。如圖4B所示，在小托盤203的底部設(shè)置了多個曲線型的葉片210，各個葉片210形狀一致，并且圍繞小托盤203的中心形成渦狀分布，從而在由進氣通道207進入的氣體的驅(qū)動下，帶動小托盤203進行均勻地自轉(zhuǎn)。
[0046]優(yōu)選地，請參閱圖5，為本發(fā)明實施例提供的支撐部件2021的俯視示意圖。其中，支撐部件2021上與所述托盤孔206對應的位置(圖5中虛線所示部分)設(shè)置有凸臺211，該凸臺211為螺旋型，凸臺211能夠?qū)倪M氣通道207進入托盤孔206的氣體進行引導，從而使得沿凸臺211流動的氣體能夠帶動小托盤203進行自轉(zhuǎn)。另外，也可以在支撐部件2021上與所述托盤孔206對應的位置內(nèi)設(shè)置凹槽，基于與凸臺211相同或相似的原理，凹槽能夠?qū)怏w進行引導， 使得沿凹槽流動的氣體能夠帶動小托盤203進行自轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，對葉片210，凸臺211或凹槽進行設(shè)置，使得沿所述凸臺211或凹槽流動的氣體對小托盤203的帶動方向與葉片210對小托盤203的帶動方向相同。例如，當葉片210在氣流的驅(qū)動下帶動小托盤203順時針旋轉(zhuǎn)時，凸臺211或者凹槽通過氣流對小托盤203的帶動作用也是使小托盤203順時針旋轉(zhuǎn)。
[0047]本發(fā)明實施例中，大托盤202和小托盤203的材質(zhì)是耐高溫和耐工藝氣體腐蝕的材料，如石墨、帶SiC涂層石墨、SiC、金屬鑰等。另外,支撐軸209、葉片210、以及凸臺也可以采用上述耐高溫和耐工藝氣體腐蝕的材料制作。
[0048]本發(fā)明實施例中，支撐部件2021、環(huán)形部件2022、以及進氣部件2023可以在制作中一體成型；或，支撐部件2021與環(huán)形部件2022在制作中一體成型；或，環(huán)形部件2022和進氣部件2023在制作中一體成型；或，支撐部件2021和進氣部件2023在制作中一體成型。本發(fā)明實施例中，凸臺可以與支撐部件2021在制作中一體成型。如果支撐部件2021、環(huán)形部件2022、以及進氣部件2023分開制作然后組裝的話，對于應力能夠有較好的消除作用。
[0049]支撐軸209滑動連接至支撐部件2021和小托盤203中的至少一個，當與其中一個滑動連接時，可以與另一個一體成型，例如，當支撐軸209與支撐部件2021滑動連接時，支撐軸209與小托盤203 —體成型；或，反之，支撐軸209與支撐部件2021在制作中一體成型。
[0050]在上述示例中，以反應腔室中的一層托盤結(jié)構(gòu)為例進行了說明，另外，本發(fā)明實施例提供的反應腔室中也可以設(shè)置為多層托盤結(jié)構(gòu)，多層中的每一層托盤結(jié)構(gòu)與上述實施例中的托盤結(jié)構(gòu)相同或類似，請參閱圖6，為本發(fā)明實施例提供的多層托盤結(jié)構(gòu)的示意圖，其中，每一層托盤結(jié)構(gòu)均與中央進氣管204連接，且每一層托盤結(jié)構(gòu)中設(shè)置有上述大托盤202和小托盤203。對于一層托盤結(jié)構(gòu)，大托盤202可以在驅(qū)動裝置的帶動下進行公轉(zhuǎn)，對于多層托盤結(jié)構(gòu)，多層大托盤202同樣可以在驅(qū)動裝置的帶動下一起進行公轉(zhuǎn)。
[0051]在上述示例中，以大托盤202分為上下兩層，環(huán)形部件2022和進氣部件2023位于上層，支撐部件2021位于下層進行了說明，另外，本發(fā)明實施例提供的大托盤202在包括環(huán)形部件2022、進氣部件2023、以及支撐部件2021這三個部件的前提下，也可以將大托盤202設(shè)置為內(nèi)外兩側(cè)，環(huán)形部件2022和支撐部件2021位于外側(cè)，且支撐部件2021位于所述環(huán)形部件2022的下方，進氣部件2023位于內(nèi)側(cè)。其中，環(huán)形部件2022、進氣部件2023、以及支撐部件2021的具體設(shè)置與上述實施例中的設(shè)置相同或相似。
[0052]本發(fā)明實施例提供的反應腔室可以包括流量控制裝置，流量控制裝置能夠?qū)o助氣體的流量進行控制，從而通過對輔助氣體的流量的調(diào)整，來改變小托盤203的自轉(zhuǎn)速度。
[0053]本發(fā)明實施例提供的反應腔室可應用于LPCVD (Low Pressure Chemical Va-porDeposition,低壓化學汽相沉積)、MOCVD、HWCVD (Hotwire Chemical Va-por Deposition,熱絲化學氣相沉積)、PECVD (plasma-enhanced chemical Va-por deposition,等離子體增強化學氣相沉積)等多種類型的氣相沉積CVD設(shè)備。
[0054]對于采用中央進氣技術(shù)的氣相沉積CVD設(shè)備，反應腔室內(nèi)部的氣體濃度沿腔室徑向從腔室的中心到側(cè)壁會有所減少，通過小托盤的自轉(zhuǎn)，襯底在反應腔中的位置不再沿徑向固定不動，對于襯底上的不同位置來說，化學反應濃度和反應產(chǎn)物能夠基本保持一致，從而改善了外延薄膜的均勻性。另外，如果反應腔室采用感應式加熱方法，由于感應線圈產(chǎn)生磁場的強度在從反應腔室內(nèi)部的中心位置向邊沿區(qū)域存在由疏到密的變化，磁場的強度不同將造成加熱的速度不同，通過小托盤的自轉(zhuǎn)，在徑向分布上不同位置的襯底、或同一襯底的不同位置不會恒定地處于加熱較快或者加熱較慢的區(qū)域，從而對于上述徑向分布上不同位置的襯底、或同一襯底上的不同位置來說，加熱速度能夠更加均衡，從而改善了外延薄膜的均勻性。
[0055]本發(fā)明實施例中，在小托盤的底部設(shè)置葉片，通過將中央進氣管的氣體引入到小托盤的底部，使得葉片在氣體的氣流推動作用下，能夠帶動小托盤進行自轉(zhuǎn)，從而通過小托盤的自轉(zhuǎn)改善外延生長的溫度均勻性、氣體濃度均勻性、以及反應場分布的均勻性，另外，相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過復雜的氣路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)相結(jié)合的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，本發(fā)明實施例中通過葉片實現(xiàn)的復合旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加簡潔，加工和安裝過程也更加簡單、維護和使用都較為方便。 [0056]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種反應腔室，其特征在于，所述反應腔室包括大托盤、小托盤、以及中央進氣管，所述大托盤包括支撐部件、環(huán)形部件、以及進氣部件，其中，所述環(huán)形部件設(shè)置于所述進氣部件的外圍，所述支撐部件位于所述環(huán)形部件的下方； 所述環(huán)形部件上設(shè)置有M個托盤孔，所述托盤孔用于放置所述小托盤，其中M為大于或等于I的整數(shù)； 所述進氣部件上設(shè)置有M個進氣通道，所述M個進氣通道與M個托盤孔分別一一對應；所述進氣通道的一端連接至所述中央進氣管，另一端連接至對應的托盤孔； 所述環(huán)形部件上還設(shè)置有M個出氣通道，所述M個出氣通道與M個托盤孔分別一一對應；所述出氣通道的一端連接至對應的托盤孔，另一端連通至所述大托盤的外側(cè)，以用于排放通過與所述托盤孔對應的進氣通道進入的氣體； 所述托盤孔的底部與所述支撐部件連通，所述小托盤與所述支撐部件之間設(shè)置有支撐軸，被支撐軸支撐的小托盤能夠相對所述支撐部件進行旋轉(zhuǎn)，所述小托盤的底部設(shè)置有葉片，所述葉片用于在進入托盤孔的氣體的推動作用下，帶動所述小托盤進行自轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述進氣通道為溝槽，所述進氣部件由多個扇形組成，所述溝槽形成于相鄰的扇形之間；或 所述進氣通道為設(shè)置于所述進氣部件內(nèi)部的管道。
3.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述進氣通道與所述托盤孔連接處的入風口的高度與所述葉片的高度相一致。
4.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述葉片為方塊形狀，各個葉片設(shè)置在所述小托盤底部的靠近外側(cè)的區(qū)域，且各個葉片旋轉(zhuǎn)到同一位置時，所述各個葉片相對于進氣通道傾斜的角度一致；或，` 所述葉片為曲線型，各個葉片形狀一致，且圍繞小托盤的中心形成渦狀分布。
5.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述支撐部件上與所述托盤孔對應的位置設(shè)置有凹槽或凸臺，所述凹槽或凸臺為螺旋型，所述凹槽或凸臺用于對從進氣通道進行的氣體進行引導，從而使得沿所述凹槽或凸臺流動的氣體能夠帶動所述小托盤進行自轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的反應腔室，其特征在于，所述氣體沿所述凹槽或凸臺流動實現(xiàn)的對小托盤的帶動方向與所述葉片對小托盤的帶動方向相同。
7.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于，所述反應腔室設(shè)置為多層托盤結(jié)構(gòu)，且每層托盤結(jié)構(gòu)中包括所述大托盤和所述小托盤，且每層托盤結(jié)構(gòu)均與所述中央進氣管相連接。
8.如權(quán)利要求1所述的反應腔室，其特征在于， 所述支撐部件、所述環(huán)形部件、以及所述進氣部件在制作中一體成型；或， 所述支撐部件和所述環(huán)形部件在制作中一體成型；或， 所述環(huán)形部件和所述進氣部件在制作中一體成型；或， 所述支撐部件和所述進氣部件在制作中一體成型。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的反應腔室，其特征在于，所述中央進氣管包括工藝氣體進氣管和輔助氣體進氣管，所述進氣通道的一端連接至所述中央進氣管的輔助氣體進氣管。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的反應腔室，其特征在于，所述葉片、支撐軸的材質(zhì)均為石墨、 帶SiC涂層的石墨、SiC、或金屬鑰中的一種。
【文檔編號】H01L21/67GK103726103SQ201210381276
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10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任公司