CN102839358A

CN102839358A - 一种金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构

Info

Publication number: CN102839358A
Application number: CN 201110166314
Authority: CN
Inventors: 李刚; 孙仁君
Original assignee: SHANGHAI YONGSHENG SEMICONDUCTOR EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI YONGSHENG SEMICONDUCTOR EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明涉及一种金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，包括反应腔、设置在反应腔内的载盘、支撑载盘的载盘支撑、设置在载盘下侧的加热体、在加热体下侧设置的热屏蔽层、接入吹扫气体的进气通路、以及排出吹扫气体的出气通路。加热体设置在热屏蔽层与载盘底部之间的加热空间内；进气通路接入吹扫气体送至加热空间后，并沿水平方向扩散后经出气通路排出。吹扫气体从进气通路直接进入加热空间，并沿水平方向扩散后，经出气通路排出，吹扫气体较易覆盖整个加热体，从而达到对加热体的有效保护，并且吹扫气体在加热体上的流动有利于载盘的温度均匀性的提高，而且对于整个工艺制成结束后，有效地缩短了降温时间，提高了效率，降低了成本。

Description

一种金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备，更具体地说，涉及一种金属有机物化学气相沉积设备（MOCVD）的热吹扫结构。

背景技术

MOCVD是利用金属有机化合物为源物质的一种化学气相沉积（CVD）工艺，也是一种工业化的经济实用技术。其生长原理是：在一块加热适当温度的载盘上放置一定数量的衬底，将含有III和V族元素的气态化合物有控制的输送到衬底表面，生长出有特定组分、特定厚度、特定电学和光学参数的薄膜沉积材料。

在MOCVD的腔体底部分布有热吹扫气体，主要用于对加热体的保护，平衡载盘（一般为石墨材料）上下两侧空间的压力，避免在外延生长过程中，工艺气体对加热体的损伤；其次，主要是工艺制成完成后的辅助降温。

常规的热吹扫结构多是在腔体底板均匀分布进气口，进入腔体后的气体由底部向上扩散，再从载盘和加热体外圈屏蔽间隙向外排出，阻挡工艺气体进入加热体，从而达到对加热体的保护。这种结构的热吹扫结构由于加热体下部的屏蔽影响，吹扫气体到达加热体较为困难；若气体流动不通畅，对于载盘（特别是大尺寸载盘）来说，升温功率尤其冷却时间将有所增加，也将增加生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种使吹扫气体能够直接进入加热空间对加热体进行有效保护、温度均匀性高的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，包括反应腔、设置在所述反应腔内的载盘、支撑所述载盘的载盘支撑、以及设置在所述载盘下侧的加热体；还包括在所述加热体下侧设置的热屏蔽层、接入吹扫气体的进气通路、以及排出吹扫气体的出气通路；

所述加热体设置在所述热屏蔽层与所述载盘底部之间的加热空间内；所述进气通路接入吹扫气体送至所述加热空间后，并沿水平方向扩散后经所述出气通路排出。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述反应腔包括腔体底板、以及在所述腔体底板四周设置的腔体侧板。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述进气通路包括在所述腔体底板和/或腔体侧板上均匀分布的气体入口通道，以及一端与所述气体入口通道相接、另一端与所述加热空间相接的、四周封闭的进气通道。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述出气通路包括在所述腔体底板和/或腔体侧板上均匀分布的气体出口通道，以及一端与所述气体出口通道相接、另一端与所述加热空间相接的出气通道。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的中间位置并支撑所述载盘的中间位置的中央支撑、连接所述中央支撑到所述腔体底板的中央连接件、以及设置在所述反应腔的边缘并支撑所述载盘边缘的边缘支撑。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述中央支撑的外围设有通道屏蔽，所述通道屏蔽的下部与所述中央连接件相接，所述通道屏蔽的上部与所述热屏蔽层相接并延伸至所述加热空间；

所述气体入口通道包括在所述腔体底板接入的气体入口管道、以及在所述中央连接件上部设置的水平通道；

所述进气通道由所述中央支撑的外壁与所述通道屏蔽的内壁共同围成，并且下部与所述水平通道连通，上部与所述加热空间连通。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述中央连接件为中空结构，并且其侧壁开设有若干出气孔；

所述气体出口通道设置在所述中央连接件的内侧，与所述出气孔连通；

所述热屏蔽层的外侧边缘与所述边缘支撑的内壁之间设有缝隙；

所述出气通道由所述缝隙、热屏蔽层与所述腔体底板之间的空间、所述出气孔和中央连接件的内部空间共同围成。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的中间位置并支撑所述载盘的中间位置的中央支撑；

所述气体入口通道包括在所述腔体底板接入的气体入口管道；

所述中央支撑的外围设有通道屏蔽，所述通道屏蔽的下部与所述气体入口管道相接，所述通道屏蔽的上部与所述热屏蔽层相接并延伸至所述加热空间；

所述热屏蔽层的外侧还设有竖直热屏蔽层，所述竖直热屏蔽层顶部与所述载盘的底部之间设有缝隙；

所述出气通道由所述缝隙、所述腔体侧板的内壁与所述竖直热屏蔽层的外壁共同围成；所述气体出口通道设置在所述腔体底板的边缘处。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的边缘位置并支撑所述载盘的边缘位置的边缘支撑；

所述气体入口通道包括在所述腔体底板的边缘位置处设置的气体入口管道；

所述边缘支撑的内侧设有通道屏蔽，所述通道屏蔽的下部与所述气体入口管道相接，所述通道屏蔽的上部与所述热屏蔽层相接并延伸至所述加热空间，所述腔体侧板的内壁与所述通道屏蔽的外壁共同围成封闭的所述进气通道；

所述边缘支撑的侧壁设有若干出气孔，所述热屏蔽层的中间位置处设有与所述热屏蔽层与所述腔体底板之间的空间连通的开孔；

所述出气通道由所述腔体侧板的内壁与所述边缘支撑的外壁之间的空间、出气孔、所述热屏蔽层与所述腔体底板之间的空间、以及开孔共同围成。

在本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构中，所述热吹扫结构还包括控制进入所述进气通路的吹扫气体的流量调节装置；

所述进气通路和/或出气通路中还设有匀气结构。

实施本发明具有以下有益效果：吹扫气体从进气通路直接进入加热空间，并沿水平方向扩散后，经出气通路排出，吹扫气体较易覆盖整个加热体，从而达到对加热体的有效保护，并且吹扫气体在加热体上的流动有利于载盘的温度均匀性的提高，而且对于整个工艺制成结束后，有效地缩短了降温时间，提高了效率，降低了成本。

另外，还可以通过流量调节装置来控制升降温速率，有利于温度的控制，尤其可以缩短冷却时间，从而提高效率，降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第一实施例的剖视示意图；

图2是本发明金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第二实施例的剖视示意图；

图3是本发明金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第三实施例的剖视示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第一实施例，包括反应腔110、设置在反应腔110内的载盘120、支撑载盘120的载盘支撑、在载盘120下侧设置的加热体140、在加热体140下侧设置的热屏蔽层150、接入吹扫气体的进气通路以及排出吹扫气体的出气通路等。在热屏蔽层150与载盘120底部之间形成加热空间180，该加热体140设置在加热空间180内，通过进气通路接入吹扫气体，送至加热空间180，并沿水平方向扩散后经出气通路排出，从而达到对加热体140的有效保护。

该反应腔110包括腔体底板111、在腔体底板111四周设置的腔体侧板112、在腔体侧板112顶部设置的腔体顶板（图未示）等，围成封闭的反应腔室。可以理解的，该反应腔110可以为现有的各种反应腔110而不受限制。

如图所示，该载盘120通过载盘支撑设置在反应腔110内，该载盘支撑包括中央支撑131、中央连接件132以及边缘支撑133等。该中央支撑131位于反应腔110的中间位置，并支撑载盘120的中间位置；而中央连接件132与中央支撑131连接，并支撑到腔体底板111上。该边缘支撑133设置在反应腔110的边缘，连接至腔体底板111上并支撑载盘120的边缘。通过载盘支撑将载盘支撑设置在反应腔110内。

该进气通路包括气体入口通道、以及进气通道163，用于接入吹扫气体。在本实施例中，该气体入口通道包括在腔体底板111接入的气体入口管道161、以及在中央连接件132上部设置的水平通道162。该气体入口管道161可以均匀的分布在腔体底板111和/或上，与气源连接接入吹扫气体。气体入口管道161的上端与水平通道162连接，将吹扫气体送入到进气通道163。

该进气通道163的一端与水平通道162连接、另一端与加热空间180相接，并且四周围封闭的，从而将吹扫气体送入到加热空间180内。在本实施例中，该中央支撑131的外围设有通道屏蔽164，通道屏蔽164的下部与中央连接件132相接，通道屏蔽164的上部与所述热屏蔽层150相接并延伸至加热空间180。可以理解的，可以通过调整通道屏蔽164的高低来选择吹扫气体到达加热体140的空间位置。

该进气通道163由中央支撑131的外壁与通道屏蔽164的内壁共同围成，并且下部与水平通道162连通，上部与加热空间180连通，形成吹扫气体的专用通道，将吹扫气体直接送入到加热空间180内，对加热体140进行保护。

该出气通路包括气体出口通道171、以及出气通道172。该气体出口通道171用于将吹扫气体排出反应腔110，可以均匀分布设置在腔体底板111和/或腔体侧板112上。在本实施例中，该中央连接件132为中空结构，并且其侧壁开设有若干出气孔；而气体出口通道171设置在中央连接件132的内侧，与出气孔和中空空间连通，将吹扫气体排出反应腔110。

该出气通道172的一端与气体出口通道171相接、另一端与加热空间180相接，从而将加热空间180内的吹扫气体经气体出口通道171排出。在本实施例中，该热屏蔽层150的外侧边缘与边缘支撑133的内壁之间设有缝隙。该出气通道172由该缝隙、热屏蔽层150与腔体底板111之间的空间、出气孔和中央连接件132的内部空间共同围成。由于出气的缝隙设置在边缘位置，使得吹扫气体能够在水平方向上扩散，对加热体140进行保护。

进一步的，该热吹扫结构还可以包括控制进入进气通路的吹扫气体的流量调节装置，来控制升降温速率，尤其是工艺制程结束后的降温速率；吹扫气体在加热体140上的流动更有利于载盘120的温度均匀性的提高。

进一步的，在进气通道163和/或出气通道172中还可以选择增加匀气结构190，使得吹扫气流更加的均匀平稳。

工作时，吹扫气体从气体入口管道161进入，经水平通道162到达进气通道163，然后通过进气通道163送入加热空间180，对加热空间180内的加热体140进行保护；在经过水平方向的扩散后，通过边缘处的缝隙进入到热屏蔽层150与所述腔体底板111之间的空间，再通过出气孔、中央连接件132的内部空间后，经气体出口通道171排出反应腔110，气流方向如图1中箭头所示。整个过程吹扫气体较易覆盖整个加热体140，从而达到对加热体140的有效保护，并且吹扫气体在加热体140上的流动有利于载盘120的温度均匀性的提高，而且对于整个工艺制成结束后，有效地缩短了降温时间，提高了效率，降低了成本。

如图2所示，是本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第二实施例，其与第一实施例的区别在于载盘支撑、气体入口通道、气体出口通道271、出气通道272等，其他结构及工作过程与第一实施例基本相同，故不赘述。

在本实施例中，该载盘支撑包括设置在反应腔的中间位置、并支撑载盘的中间位置的中央支撑231。而气体入口通道包括在腔体底板211接入的气体入口管道261，该气体入口管道261可以包括垂直段和水平段，当然，也可以根据实际要求设计不同的形状。

该中央支撑231的外围设有通道屏蔽264，通道屏蔽264的下部与气体入口管道261相接，通道屏蔽264的上部与热屏蔽层相接、并延伸至加热空间280。该通道屏蔽264的内壁与中央支撑231的外壁之间围成封闭的进气通道263。

该热屏蔽层的外侧还设有竖直热屏蔽层251，竖直热屏蔽层251顶部与载盘的底部之间设有缝隙，从而便于吹扫气体的排出。出气通道272由该缝隙、腔体侧板的内壁与竖直热屏蔽层251的外壁共同围成。而气体出口通道271设置在腔体底板211的边缘处。

吹扫气体从气体入口管道261进入，到达进气通道263，然后通过进气通道263送入加热空间280，对加热空间280内的加热体240进行保护；在经过水平方向的扩散后，通过边缘处的缝隙进入到出气通道272，最后经气体出口通道271排出反应腔，气流方向如图2箭头所示。整个过程吹扫气体较易覆盖整个加热体240，从而达到对加热体240的有效保护。

如图3所示，是本发明的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构的第三实施例，其与第一实施例的区别在于载盘支撑、气体入口通道、进气通道363、气体出口通道、出气通道372等，其他结构及工作过程与第一实施例基本相同，故不赘述。

在本实施例中，该载盘支撑包括设置在反应腔的边缘位置、并支撑载盘的边缘位置的边缘支撑333。气体入口通道包括在腔体底板311的边缘位置处设置的气体入口管道361。

该边缘支撑333的内侧设有通道屏蔽364，通道屏蔽364的下部与气体入口管道361相接，并且，通道屏蔽364的上部与热屏蔽层350相接并延伸至加热空间380。该腔体侧板312的内壁与通道屏蔽364的外壁共同围成封闭的进气通道363。

进一步的，在边缘支撑333的侧壁设有若干出气孔，热屏蔽层350的中间位置处设有与热屏蔽层350与腔体底板311之间的空间连通的开孔。该出气通道372由腔体侧板312的内壁与边缘支撑333的外壁之间的空间、出气孔、热屏蔽层350与腔体底板311之间的空间、以及开孔共同围成。

吹扫气体从气体入口管道361进入，到达进气通道363，然后通过进气通道363从边缘位置处送入加热空间380，对加热空间380内的加热体340进行保护；在经过水平方向的扩散后，通过中间位置处的开孔进入到出气通道372，最后经气体出口通道排出反应腔，整个过程吹扫气体较易覆盖整个加热体340，从而达到对加热体340的有效保护。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，包括反应腔、设置在所述反应腔内的载盘、支撑所述载盘的载盘支撑、以及设置在所述载盘下侧的加热体；其特征在于，还包括在所述加热体下侧设置的热屏蔽层、接入吹扫气体的进气通路、以及排出吹扫气体的出气通路；

2.根据权利要求1所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述反应腔包括腔体底板、以及在所述腔体底板四周设置的腔体侧板。

3.根据权利要求2所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述进气通路包括在所述腔体底板和/或腔体侧板上均匀分布的气体入口通道，以及一端与所述气体入口通道相接、另一端与所述加热空间相接的、四周封闭的进气通道。

4.根据权利要求3所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述出气通路包括在所述腔体底板和/或腔体侧板上均匀分布的气体出口通道，以及一端与所述气体出口通道相接、另一端与所述加热空间相接的出气通道。

5.根据权利要求4所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的中间位置并支撑所述载盘的中间位置的中央支撑、连接所述中央支撑到所述腔体底板的中央连接件、以及设置在所述反应腔的边缘并支撑所述载盘边缘的边缘支撑。

6.根据权利要求5所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述中央支撑的外围设有通道屏蔽，所述通道屏蔽的下部与所述中央连接件相接，所述通道屏蔽的上部与所述热屏蔽层相接并延伸至所述加热空间；

7.根据权利要求6所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述中央连接件为中空结构，并且其侧壁开设有若干出气孔；

8.根据权利要求4所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的中间位置并支撑所述载盘的中间位置的中央支撑；

9.根据权利要求4所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述载盘支撑包括设置在所述反应腔的边缘位置并支撑所述载盘的边缘位置的边缘支撑；

10.根据权利要求1-9任一项所述的金属有机物化学气相沉积设备的热吹扫结构，其特征在于，所述热吹扫结构还包括控制进入所述进气通路的吹扫气体的流量调节装置；

所述进气通路和/或出气通路中还设有匀气结构。