CN103074595A - 用于气相沉积工艺的反应腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例解决的技术问题是提供一种用于气相沉积工艺的反应腔室，包括：托盘，其上表面用于放置衬底；腔室侧壁，环绕所述托盘一周，还包括：构件，至少有一部分环绕所述托盘的边缘，所述构件用于改进托盘的边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性。本发明实施例提高了反应腔室中的托盘上尤其是托盘边缘处的气流场、温度场或浓度场的均匀性，提高了衬底上形成的外延材料层的均匀性。

Description

用于气相沉积工艺的反应腔室
技术领域
本发明涉及沉积设备，特别涉及用于气相沉积工艺的反应腔室。
背景技术
金属有机化学气相沉积(MOCVD)是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种化学气相沉积工艺。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长的反应气体，以热分解反应方式在蓝宝石处女地或其他衬底上进行外延沉积工艺，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的外延材料层。图1为现有技术的MOCVD设备的反应腔室的结构示意图。所述反应腔室包括：托盘10，具有上表面11和与上表面11相对的下表面12，所述上表面11用于放置衬底，所述下表面12形成一凹槽；气体供给装置30，位于所述托盘10的上表面的上方，所述气体供给装置30用于向衬底提供反应气体；腔室侧壁20，环绕所述托盘10一周，所述腔室侧壁20与托盘10边缘之间构成排气通道，反应后的气体自所述排气通道流向反应腔室的外部；腔室顶盖40，位于所述腔室侧壁20和气体供给装置30的上方，腔室顶盖40与腔室侧壁20限定了反应腔室的空间，并且实现了反应腔室与外部的隔离；加热单元50，位于托盘10的下表面的凹槽下方，所述加热单元50通过对托盘10进行加热；支撑旋转结构60，与所述下表面12相连接，所述支撑旋转结构60用于支撑托盘10并且带动托盘10进行转动。
继续参考图1，气体自气体提供装置30流向所述上表面11，并且在所述上表面11的衬底上发生反应，反应后的气体沿腔室侧壁20与托盘10之间的排气通道排出反应腔室的外部。
在实际中，发现利用现有的反应腔室在衬底上形成的外延材料层的均匀性需要进一步提高，尤其是托盘边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性需要加以改善。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是提供了一种用于气相沉积工艺的反应腔室，提高了反应腔室中的托盘上尤其是托盘边缘处的气流场、温度场或浓度场的均匀性，提高了衬底上形成的外延材料层的均匀性。
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种用于气相沉积工艺的反应腔室，包括：托盘，其上表面用于放置衬底；腔室侧壁，环绕所述托盘一周，还包括：构件，至少有一部分环绕所述托盘的边缘，所述构件用于改进托盘的边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性。
可选地，所述托盘具有与上表面相对的下表面，所述构件沿所述上表面向下表面方向的厚度逐渐减小。
可选地，所述构件与托盘之间构成排气通道，所述构件具有朝向所述托盘的一侧的侧表面，所述构件的侧表面为平滑过渡。
可选地，所述构件的侧表面为内凹的弧面。
可选地，所述构件与托盘之间构成排气通道，所述构件具有朝向托盘的一侧的侧表面，所述侧表面为内凹的弧面。
可选地，所述侧表面延伸到所述上表面所在平面的上方。
可选地，所述构件与腔室侧壁之间构成排气通道，所述构件具有朝向腔室侧壁一侧的侧表面，所述侧表面为外凸的弧面。
可选地，所述侧表面不超过托盘的上表面。
可选地，所述托盘具有与上表面相对的下表面，所述侧表面延伸到所述下表面所在平面的下方。
可选地，所述托盘的上表面的边缘与托盘的侧面之间为弧面过渡。
可选地，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于腔室侧壁对光线的反射率。
可选地，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于托盘的边缘对光线的反射率。
可选地，所述构件的侧表面的粗糙度不超过0.008微米，以便所述构件的侧表面形成镜面，对光线的反射为镜面反射。
可选地，所述构件的侧表面具有耐热反射层，所述耐热反射层在气相沉积工艺过程中保持稳定状态。
可选地，所述耐热反射层的材料为碳化硅。
可选地，所述构件沿平行于托盘的上表面的方向的截面为环形。
可选地，所述构件由两个以上的子构件相连接构成。
可选地，所述构件为一圆环体。
可选地，所述构件中嵌入有隔热结构，所述隔热结构用于减少托盘的边缘向腔室侧壁的热量散失。
可选地，所述隔热结构的朝向所述托盘一侧的侧表面为向内凹的弧形。
可选地，所述隔热结构包括隔热气体容纳层和隔热气体，所述隔热气体容纳层嵌入所述构件中，所述隔热气体容纳层在所述构件中限定出空间，所述空间用于容纳所述隔热气体，所述隔热气体的导热系数低于所述构件的导热系数。
可选地，所述隔热气体容纳层的朝向托盘的一侧的侧面的形状为内凹的弧面。
可选地，所述隔热结构为嵌入所述构件中的隔热块，所述隔热块的导热系数低于所述构件的导热系数。
可选地，还包括：气体供给装置，位于所述托盘的上表面的上方，所述气体供给装置用于向所述衬底提供反应气体，所述构件的一端固定于气体供给装置上。
可选地，还包括：腔室顶盖，位于所述托盘的上表面的上方，所述构件的一端固定于所述腔室顶盖上。
可选地，所述构件固定于腔室侧壁上。
可选地，所述构件与腔室侧壁之间具有间隙。
可选地，所述构件与托盘之间具有间隙。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的反应腔室，在托盘的边缘具有构件，所述构件改善了托盘边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件用于托盘与腔室侧壁之间的隔热，有效减少了托盘边缘向腔室侧壁的热量的散失，提高了对托盘加热的效率，并且所述构件沿托盘的上表面到托盘的下表面的厚度逐渐减小，补偿了托盘的下表面到托盘的上表面温度逐渐降低造成的托盘边缘温度不均匀的问题，更好地起到了在托盘与腔室侧壁之间的隔热、屏蔽和保温的效果，从而改善了托盘的边缘以及整个托盘的上表面的温度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件还可以与托盘之间构成排气通道，所述构件朝向托盘一侧的侧表面可以为包括内凹的弧面在内的平滑过渡，使得反应后的气体自托盘的上表面流向托盘的边缘时，在平滑过渡处的气体滞留现象减少或消除，从而使在托盘边缘处的气流场更为均匀，由于温度场和气流场也影响了托盘边缘处的反应气体的浓度场，从而托盘边缘处的反应气体的浓度分布均匀性也得到改善，提高了托盘边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性；
进一步优化地，所述构件与托盘之间也可以构成排气通道，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，该侧表面为内凹的弧面，从而在托盘边缘处的排气通道中处形成平滑过渡，该平滑过渡有利于减小或消除托盘边缘处的气体死角空间，从而改善了托盘边缘处的气体场的均匀性；或/和所述托盘与构件与腔室侧壁之间也可以构成排气通道，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，该侧表面为外凸的弧面，从而在托盘边缘处的排气通道中形成平滑的过渡，该平滑过渡有利于减小或消除了托盘边缘处的气体死角空间，从而改善了托盘边缘处的气体场的均匀性；
进一步优化地，构件的侧表面延伸至托盘的上表面的上方或托盘的下表面的下方，从而进一步改善了托盘边缘处的气体场、温度场和浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述托盘上表面的边缘与托盘的侧面之间为弧面过渡，从而进一步改善了托盘边缘的气体场、温度场和浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于腔室侧壁对光线的反射率，与腔室侧壁与托盘之间不设置构件、部分来托盘的光线会被腔室侧壁吸收而造成对托盘的加热效率低、以及托盘边缘处的温度偏低相比，构件朝向托盘一侧的侧表面能够将来自托盘的光线反射，提高了光线的利用率和对托盘的加热效率，改善了托盘边缘处的温度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件的朝向托盘一侧的侧表面对光线的反射率不小于托盘的边缘对光线的反射率，从而所述侧表面可以将来自托盘的边缘处的光线反射回托盘，进一步提高了托盘边缘处的光线的利用率和托盘的加热效率，改善了托盘边缘处的温度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件的朝向托盘一侧的侧表面对光线的反射为镜面反射，从而所述托盘的边缘处的光线的大部分被反射，从而在托盘边缘处的光线的利用率和对托盘的加热效率更高，托盘边缘处的温度场的均匀性更好；
进一步优化地，所述构件沿平行于托盘的上表面的方向的截面为环形，或者，所述构件有两个以上的子构件连接而成或所述构件为一圆环体，或者所述构件可以与腔室侧壁、腔室顶盖或气体供给装置相连接，或者，所述构件与托盘之间以及构件与腔室侧壁之间可以有间隙，从而可以对构件的结构、形状、尺寸和分布进行灵活的调整，以获得托盘边缘处的最佳的温度场、浓度场和气流场；
进一步优化地，所述构件中形成有隔热结构，使得构件能够更好地将腔室侧壁与托盘的边缘实现隔离，减小托盘边缘向腔室侧壁的热量散失，进一步提高托盘边缘处的温度场、气流场和浓度场的均匀性。
附图说明
图1为现有技术的MOCVD设备的反应腔室的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的反应腔室的结构示意图；
图3图2所示的反应腔室沿AA线的剖面结构示意图；
图4是本发明第二实施例的构件结构示意图；
图5是本发明第三实施例的反应腔室的结构示意图；
图6是本发明第四实施例的反应腔室的结构示意图；
图7是本发明第五实施例的反应腔室的结构示意图；
图8是本发明第六实施例的反应腔室的结构示意图；
图9是本发明第一实施例的构件结构示意图；
图10是本发明第二实施例的构件结构示意图。
具体实施方式
利用现有的反应腔室在衬底上形成的外延材料层的均匀性需要进一步提高，尤其是托盘边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性需要加以改善。经过研究发现，托盘边缘处的温度场、气流场和浓度场的均匀性对现有的气相沉积工艺均匀性影响较大。现有技术忽略了对托盘边缘处的结构的优化，这对衬底上形成的外延材料层尤其是托盘边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性产生影响，这样托盘的边缘无法充分利用，随着托盘的尺寸越来越大，托盘的边缘处的结构对托盘边缘的温度场、浓度长和气流场的均匀性的影响更加明显，并且托盘边缘无法利用的面积加大。通常大尺寸的托盘的加工制造困难并且成本高，托盘边缘的面积无法利用，更加增加了用户的成本。因此，需要对现有的反应腔室尤其是托盘边缘处进行结构的优化设计，以改善整个托盘上的气流场、温度场、浓度场的均匀性和气相沉积工艺的均匀性。
在对托盘边缘处进行设计之前，发明人对现有技术的托盘的温度场、浓度场和气流场进行了研究分析。具体地，请结合图1所示，在进行气相沉积工艺(比如是MOCVD工艺)时，气体供给装置30向托盘10的上表面11上的衬底提供反应气体，托盘10被其下方的加热单元50加热而处于高温状态(温度通常大于500摄氏度)，气体供给装置30提供的反应气体通常由于冷却而处于低温状态(温度通常低于200摄氏度)，反应气体自气体供给装置30流向衬底表面进行化学反应，反应后的气体经过托盘10的边缘的两侧与腔室侧壁20之间的排气管道流出反应腔室。在此过程中，反应气体与托盘10的上表面11会有热交换，在托盘10的边缘处由于气体集中排出因而热交换更为严重，这使得托盘10的边缘处的温度偏低，造成了托盘10的上表面11的温度场不均匀。托盘10的边缘处散热速度比托盘10中部的散热速度快，也影响了托盘10的边缘处的温度场的均匀性。由于腔室侧壁20通常为冷却状态(温度不超过200摄氏度)，腔室侧壁20与托盘10的边缘处的温度差也会使得两者之间存在热交换，该热交换一方面会降低托盘10的边缘的温度，使得托盘10边缘的温度分布不均匀，另一方面也会降低了加热单元50对托盘10的加热效率。
更重要的是，发明人还发现，由于加热单元50放置在托盘10的下方，这使得托盘10的下表面至上表面的温度逐渐降低，从而托盘10的上表面11的温度偏低，在托盘10的边缘处的温度降低更为明显。现有技术没有考虑托盘10的上表面11至下表面12的方向上温度变化，这也造成了托盘10的边缘的温度分布不均匀，更加导致托盘10的上表面11的边缘的温度场不均匀。
对与气流场而言，在气体自托盘10的上表面11流向腔室侧壁20与托盘10之间形成的排气通道的过程中，气体的方向会沿上表面11的水平方向转为竖直方向，在气体供给装置30、托盘10的边缘以及腔室侧壁20之间的拐角处会形成气体死角，部分气体会滞留至此，这不仅会影响沉积工艺过程(比如MOCVD)反应过程中不同的反应气体的切换，甚至会引起气体的回流，该拐角处的气体死角也容易造成托盘10边缘处的气体的涡旋，造成托盘10的边缘处的气流场不均匀。
由于沉积工艺特别是MOCVD工艺的温度场和气流场以及浓度场会相互影响，当托盘10的边缘处的温度场和气流场不均匀的情况下，托盘10的边缘处的浓度场的均匀性也无法保持均匀，最终造成托盘10边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性不够理想。
本发明正是将托盘的边缘作为改善的重点，对反应腔室的内部结构进行优化，主要是对托盘的边缘进行改善，从而改善托盘边缘处的温度场、浓度场、气流场的均匀性。在优化的过程中结合现有托盘结构存在的问题进行优化，上述问题包括托盘的下表面到上表面的温度的变化、托盘边缘的散热、托盘与腔室侧壁之间的热交换、托盘与气体之间的热交换等问题。
具体地，本发明提出的用于沉积工艺的反应腔室包括：托盘，其上表面用于放置衬底；腔室侧壁，环绕所述托盘一周，还包括：构件，至少有一部分环绕所述托盘的边缘，所述构件用于改进托盘的边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性。通过在托盘的边缘设置构件，对构件的形状、结构、构造、分布、布局、材质等进行优化选择和布局，改善现有托盘边缘的温度场、浓度场或气流场分布的均匀性。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。首先，请参考图2，图2为本发明第一实施例的反应腔室的内部结构示意图。作为一个实施例，所述反应腔室为化学气相沉积设备的反应腔室。本实施例中，所述反应腔室为MOCVD设备的反应腔室，用于MOCVD工艺。所述反应腔室具有腔室侧壁200。作为一个实施例，所述腔室侧壁200具有与之对应的腔室侧壁冷却单元(图中未示出)。所述腔室侧壁冷却单元用于对所述腔室侧壁200进行冷却，使得所述腔室侧壁200的温度不超过800摄氏度，优选地，所述腔室侧壁200的温度不超过200摄氏度。在本发明的一个实施例中，所述腔室侧壁200的温度不超过100摄氏度。所述腔室侧壁200的上方设置有腔室顶盖400。腔室顶盖400与腔室侧壁200限定了反应腔室的空间，并且实现了反应腔室与外部的隔离。
作为一个实施例，所述腔室顶盖400下方具有气体供给装置300。所述气体供给装置300可以为喷淋头。本实施例中，所述气体供给装置300为近距离耦合喷淋头(Close Couple Showerhead，CCS)，其能够将反应气体垂直地向下方喷射。
所述反应腔室内部设置有托盘100。作为一个实施例，所述托盘100的材质为石墨。在本发明的优选实施例中，所述托盘100的表面可以涂覆或镀碳化硅涂层(图中未示出)，碳化硅涂层具有良好的稳定性。具体地，在进行MOCVD工艺时，碳化硅涂层不会与反应气体发生反应，并且碳化硅涂层结构致密，能够防止气体与石墨反应而损伤托盘10或产生颗粒而影响工艺良率，并且碳化硅涂层的热膨胀系数与石墨相当，在高温下不会从石墨上脱落，影响工艺的良率。
所述托盘100具有上表面101和与上表面101相对的下表面102。所述上表面101为托盘100的朝向腔室顶盖400和气体供给装置300一侧的表面，所述上表面101用于放置衬底。作为优选的实施例，所述上表面101的边缘与托盘100的侧面之间为弧面过渡，这样，来自气体供给装置300的反应气体在垂直流向所述上表面101后，经过该弧面过渡后平缓地转为竖直方向，防止托盘100的边缘处的气流方向突变，可以改善托盘100的边缘的气流场的均匀性。
继续参考图2，托盘100的下表面102与旋转支撑机构600相连接，该旋转支撑结构600呈中空的圆筒状，所述旋转支撑机构600用于支撑托盘100。作为可选的实施例，旋转支撑机构600还用于带动托盘100以一定的速度转动。
所述托盘100的下方设置有加热单元500。作为一个实施例，所述加热单元500位于旋转支撑结构600内，这样可以节约整个腔室的空间。为了加热单元500能够更好的对上表面101进行加热，作为可选的实施例，可以在加热单元500正对的托盘100部分形成凹槽，这样有利于提高加热单元500对托盘加热的效率。
作为一个实施例，构件700环绕托盘100的边缘。作为可选的实施例，所述构件700环绕所述托盘100的边缘一周。
作为可选的实施例，构件700固定于气体供给装置300的边缘与腔室顶壁400上。在其他的实施例中，构件700还可以仅固定于气体供给装置300的边缘或腔室顶壁400上，甚至所述构件700可以通过单独的支撑结构支撑于反应腔室内。
本实施例中，所述构件700与托盘100之间构成排气通道。反应后的气体通过托盘100的边缘100和构件700排出反应腔室。所述构件700具有朝向托盘一侧的侧表面(未标出)，所述侧表面为内凹的弧面，从而在托盘100的边缘处形成平滑过渡，减少或消除气体在托盘100的边缘与构件700之间的气体的死角空间，减少或消除托盘100的边缘处气体滞留、气体涡旋等问题，提高托盘100的边缘的气流场的均匀性。作为优选的实施例，所述构件700的朝向托盘100一侧的侧表面延伸至托盘100的上表面101所在平面的上方，这样可以改善托盘100边缘的气流场、温度场和浓度场的均匀性。
作为优选的实施例，所述侧表面还延伸至托盘100的下表面102所在的平面的下方，这样可以改善托盘100边缘的气流场、温度场和浓度场的均匀性。
构件700朝向托盘100的侧表面作为排气通道的一部分，可以更好的引导气流，实现气体从托盘100的上表面101的平滑地沿排气通道流动。作为本发明优选实施例，由于对构件700的结构进行了优化设置，所述构件700还用于托盘100与腔室侧壁200之间的隔热，减少托盘100的边缘与腔室侧壁200的热量散失，提高加热单元500对托盘100加热的效率。
作为可选的实施例，所述构件700的朝向托盘100一侧的侧表面对光线的反射率不小于腔室侧壁200对光线的反射率，从而所述侧表面可以将来自托盘100的边缘处的光线反射回托盘101，进一步提高了托盘101的边缘处的光线的利用率和托盘101的加热效率，改善了托盘101边缘处的温度场的均匀性。
在本发明的优选实施例中，通过对所述侧表面的材料、粗糙度的选择，所述侧表面对光线的反射率应不小于托盘100的边缘对光线的反射率，从而所述侧表面可以将来自托盘100的边缘处的光线反射回托盘100，进一步提高了托盘100边缘处的光线的利用率和加热单元500对托盘101的加热效率，改善了托盘100边缘处的温度场的均匀性。
本实施例中，所述侧表面的粗糙度不超过0.008微米，以便所述侧表面形成镜面，对光线的反射为镜面反射。
作为可选的实施例，所述构件700的材质为石墨或石英。所述构件700的朝向托盘101一侧的侧表面上还设置有耐热反射层(未示出)，所述耐热反射层保护石墨或石英，并且耐热反射层在沉积工艺过程保持稳定状态，一方面所述耐热反射层不会从构件700的石墨或石英上脱落，另一方面所述耐热反射层不与反应腔室中的气体发生反应。本实施例中，所述耐热反射层的材质为碳化硅。当然，在其他的实施例中，在不考虑制造成本和加工难度的情况下，所述构件700也可以利用碳化硅制作。
请继续参考图2，作为可选的实施例，所述构件700沿托盘100的上表面101至下表面102方向的厚度逐渐减小，如图2所示，沿所述上表面101至下表面102的方向上，构件700的厚度由T1逐渐减小为T2。构件700沿上表面101至下表面102的厚度减小，这样构件700能够补偿托盘100的下表面102到托盘100的上表面101的温度逐渐降低给托盘100边缘造成的温度不均匀的问题，更好地起到了在托盘与腔室侧壁之间的隔热、屏蔽和保温的效果，从而改善了托盘100的边缘以及整个托盘100的上表面101的温度场的均匀性。
下面请参考图3，图3为图2沿AA的剖面结构示意图。所述构件700环绕所述托盘100一周，所述腔室侧壁200环绕所述构件700一周。本实施例中，所述构件700为一圆环体，这样对托盘100的边缘的隔热和保温效果以及对托盘100边缘的气流的导流效果更好，从而可以进一步改善托盘100的边缘处的气流场、温度场和浓度场。
下面请参考图4，为本发明第二实施例的反应腔室的结构示意图。与第一实施例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与前一实施例基本相同，区别在于，所述构件700固定于腔室侧壁200上，并且构件700内设置有隔热结构710，使得构件700能够更好地将腔室侧壁200与托盘100的边缘实现隔离，减小托盘100的边缘向腔室侧壁200的热量散失，进一步提高托盘100的边缘处的温度场、气流场和浓度场的均匀性。所述隔热结构710可以为圆环体，该圆环体设置于构件700的圆环体内。
作为本发明的一个的实施例，所述隔热结构710为隔热块，所述隔热块710的导热系数低于构件710的导热系数。作为本发明的又一实施例，所述隔热结构710还可以由隔热气体容纳层和隔热气体构成，所述隔热气体容纳层嵌入所述构件中，所述隔热气体容纳层在所述构件中限定出空间，所述空间用于容纳所述隔热气体，所述隔热气体的导热系数低于所述构件的导热系数。
下面请参考图5，图5为本发明第三实施例的反应腔室的结构示意图。与第三实施例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与第二实施例基本相同，区别在于，所述构件700内的隔热结构710的朝向所述托盘100一侧的侧表面为向内凹的弧形，这样进一步优化托盘100的边缘的气流场、浓度场和温度场的均匀性。
下面请参考图6，图6为本发明第四实施例的反应腔室的结构示意图。与第一实施例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与第一实施例的区别在于，构件700固定于腔室顶盖400上，所述构件700位于托盘100与腔室侧壁200之间，即构件700与腔室侧壁200和托盘100之间均有间隙，构件700与托盘100之间形成排气通道。所述构件700的超向腔室侧壁200一侧表面为外凸的弧面。
下面请结合图7所示的本发明第五实施例的托盘结构示意图。与第一实施例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与第一实施例的区别在于，构件700通过专门的支撑结构(图中未示出)支撑于托盘100边缘。所述构件700的朝向腔室顶盖400一侧的表面与托盘100的上表面101齐平，这样所述构件700与腔室侧壁200之间以及构件700与托盘100之间分别构成排气通道。所述构件700的朝向腔室侧壁200一侧的侧表面不超过所述托盘100的上表面101所在的平面，这样有利于提高托盘100的边缘的气体场的均匀性。
所述构件700的朝向托盘100的侧表面为向内凹的弧面，所述构件700的朝向腔室侧壁的侧表面为外凸的弧面。通过调整构件700的朝向腔室侧壁200的侧表面的弧度、半径和构件700的朝向腔室侧壁200的侧表面的弧度、半径，结合构件700在腔室侧壁200和托盘100之间的位置，对托盘101的边缘的气流场、浓度场和温度场进行调整和优化。本实施例中，构件700的厚度沿托盘100的上表面101至下表面102方向的厚度逐渐减小，以补偿托盘100的边缘自下表面102到上表面101的温度逐渐减小，实现对托盘100的上表面101边缘更好的隔热。
本实施例中，构件700的远离腔室顶盖400一侧的表面位于所述托盘100下表面102所在平面的上方。在其他的实施例中，构件700的远离腔室顶盖400一侧的表面还可以延伸至下表面102所在平面的下方。
下面请参考图8所示的本发明第六实施例的反应腔室的结构示意图。与第一实施例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与第一实施例的区别在于，所述构件700与腔室顶盖400相连接，构件700与腔室侧壁200之间具有间隙，构件700的朝向腔室侧壁200一侧的侧表面与腔室侧壁200平行，且所述构件700的朝向托盘100一侧的侧表面为平面。该构件700的沿托盘100的上表面101至下表面102方向的厚度逐渐减小，通过调整构件700厚度减小的幅度，可以实现更好地构件700对托盘100的上表面101至下表面102的温度变化的补偿，实现将托盘100的边缘与腔室侧壁200之间的隔离，进一步改善托盘边缘的温度场、气流场和浓度场的均匀性。
请参考图9，为本发明第一实施例的构件700的俯视结构示意图。构件700为环形，托盘(未图示)放置于构件700的环形内。所述构件700包括相连接的多个子构件。各个子构件尺寸可以相同，或不同。本实施例中，所述构件700包括4个尺寸相同的子构件701。
请参考图10，图10为本发明第二实施例的构件700的结构示意图。所述构件700包括多个子构件701。所述子构件701之间具有间隔，各个子构件701之间相互独立。
综上，本发明实施例提供的反应腔室，在托盘的边缘具有构件，所述构件改善了托盘边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件用于托盘与腔室侧壁之间的隔热，有效减少了托盘边缘向腔室侧壁的热量的散失，提高了对托盘加热的效率，并且所述构件沿托盘的上表面到托盘的下表面的厚度逐渐减小，补偿了托盘的下表面到托盘的上表面温度逐渐降低造成的托盘边缘温度不均匀的问题，更好地起到了在托盘与腔室侧壁之间的隔热、屏蔽和保温的效果，从而改善了托盘的边缘以及整个托盘的上表面的温度场的均匀性；进一步优化地，所述构件还可以与托盘之间构成排气通道，所述构件朝向托盘一侧的侧表面可以为包括内凹的弧面在内的平滑过渡，使得反应后的气体自托盘的上表面流向托盘的边缘时，在平滑过渡处的气体滞留现象减少或消除，从而使在托盘边缘处的气流场更为均匀，由于温度场和气流场也影响了托盘边缘处的反应气体的浓度场，从而托盘边缘处的反应气体的浓度分布均匀性也得到改善，提高了托盘边缘处的衬底上形成的外延材料层的均匀性；
进一步优化地，所述构件与托盘之间也可以构成排气通道，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，该侧表面为内凹的弧面，从而在托盘边缘处的排气通道中处形成平滑的过渡，该平滑过渡有利于减小或消除了托盘边缘处的气体死角空间，从而改善了托盘边缘处的气体场的均匀性；
或/和所述托盘与构件与腔室侧壁之间也可以构成排气通道，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，该侧表面为外凸的弧面，从而在托盘边缘处的排气通道中形成平滑的过渡，该平滑过渡有利于减小或消除了托盘边缘处的气体死角空间，从而改善了托盘边缘处的气体场的均匀性；
进一步优化地，构件的侧表面延伸至托盘的上表面的上方或托盘的下表面的下方，从而进一步改善了托盘边缘处的气体场、温度场和浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述托盘上表面的边缘与托盘的侧面之间为弧面过渡，从而进一步改善了托盘边缘的气体场、温度场和浓度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于腔室侧壁对光线的反射率，与腔室侧壁与托盘之间不设置构件、部分来托盘的光线会被腔室侧壁吸收而造成对托盘的加热效率低、以及托盘边缘处的温度偏低相比，构件朝向托盘一侧的侧表面能够将来自托盘的光线反射，提高了光线的利用率和对托盘的加热效率，改善了托盘边缘处的温度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件的朝向托盘一侧的侧表面对光线的反射率不小于托盘的边缘对光线的反射率，从而所述侧表面可以将来自托盘的边缘处的光线反射回托盘，进一步提高了托盘边缘处的光线的利用率和托盘的加热效率，改善了托盘边缘处的温度场的均匀性；
进一步优化地，所述构件的朝向托盘一侧的侧表面对光线的反射为镜面反射，从而所述托盘的边缘处的光线的大部分被反射，从而在托盘边缘处的光线的利用率和对托盘的加热效率更高，托盘边缘处的温度场的均匀性更好；
进一步优化地，所述构件沿平行于托盘的上表面的方向的截面为环形，或者，所述构件有两个以上的子构件连接而成或所述构件为一圆环体，或者所述构件可以与腔室侧壁、腔室顶盖或气体供给装置相连接，或者，所述构件与托盘之间以及构件与腔室侧壁之间可以有间隙，从而可以对构件的结构、形状、尺寸和分布进行灵活的调整，以获得托盘边缘处的最佳的温度场、浓度场和气流场；
进一步优化地，所述构件中形成有隔热结构，使得构件能够更好地将腔室侧壁与托盘的边缘实现隔离，减小托盘边缘向腔室侧壁的热量散失，进一步提高托盘边缘处的温度场、气流场和浓度场的均匀性。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (28)

1.一种用于气相沉积工艺的反应腔室，包括：托盘，其上表面用于放置衬底；腔室侧壁，环绕所述托盘一周；其特征在于，还包括：构件，至少有一部分环绕所述托盘的边缘，所述构件用于改进托盘的边缘的气流场、温度场或浓度场的均匀性。
2.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述托盘具有与上表面相对的下表面，所述构件沿所述上表面向下表面方向的厚度逐渐减小。
3.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述构件与托盘之间构成排气通道，所述构件具有朝向所述托盘的一侧的侧表面，所述构件的侧表面为平滑过渡。
4.如权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述构件的侧表面为内凹的弧面。
5.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件与托盘之间构成排气通道，所述构件具有朝向托盘的一侧的侧表面，所述侧表面为内凹的弧面。
6.如权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，所述侧表面延伸到所述上表面所在平面的上方。
7.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件与腔室侧壁之间构成排气通道，所述构件具有朝向腔室侧壁一侧的侧表面，所述侧表面为外凸的弧面。
8.如权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，所述侧表面不超过托盘的上表面。
9.如权利要求5或7所述的反应腔室，其特征在于，所述托盘具有与上表面相对的下表面，所述侧表面延伸到所述下表面所在平面的下方。
10.如权利要求2、5、7中任一权利要求所述的反应腔室，其特征在于，所述
托盘的上表面的边缘与托盘的侧面之间为弧面过渡。
11.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于腔室侧壁对光线的反射率。
12.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件具有朝向托盘一侧的侧表面，所述构件的侧表面对光线的反射率不小于托盘的边缘对光线的反射率。
13.如权利要求11或12所述的反应腔室，其特征在于，所述构件的侧表面的粗糙度不超过0.008微米，以便所述构件的侧表面形成镜面，对光线的反射为镜面反射。
14.如权利要求11或12所述的反应腔室，其特征在于，所述构件的侧表面具有耐热反射层，所述耐热反射层在气相沉积工艺过程中保持稳定状态。
15.如权利要求14所述的反应腔室，其特征在于，所述耐热反射层的材料为碳化硅。
16.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件沿平行于托盘的上表面的方向的截面为环形。
17.如权利要求16所述的反应腔室，其特征在于，所述构件由两个以上的子构件相连接构成。
18.如权利要求16所述的反应腔室，其特征在于，所述构件为一圆环体。
19.如权利要求1、5、7中任一权利要求所述的反应腔室，其特征在于，所述构件中嵌入有隔热结构，所述隔热结构用于减少托盘的边缘向腔室侧壁的热量散失。
20.如权利要求19所述的反应腔室，其特征在于，所述隔热结构的朝向所述托盘一侧的侧表面为向内凹的弧形。
21.如权利要求20所述的反应腔室，其特征在于，所述隔热结构包括隔热气体容纳层和隔热气体，所述隔热气体容纳层嵌入所述构件中，所述隔热气体容纳层在所述构件中限定出空间，所述空间用于容纳所述隔热气体，所述隔热气体的导热系数低于所述构件的导热系数。
22.如权利要求21所述的反应腔室，其特征在于，所述隔热气体容纳层的朝向托盘的一侧的侧面的形状为内凹的弧面。
23.如权利要求21所述的反应腔室，其特征在于，所述隔热结构为嵌入所述构件中的隔热块，所述隔热块的导热系数低于所述构件的导热系数。
24.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，还包括：气体供给装置，位于所述托盘的上表面的上方，所述气体供给装置用于向所述衬底提供反应气体，所述构件的一端固定于气体供给装置上。
25.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，还包括：腔室顶盖，位于所述托盘的上表面的上方，所述构件的一端固定于所述腔室顶盖上。
26.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件固定于腔室侧壁上。
27.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件与腔室侧壁之间具有间隙。
28.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述构件与托盘之间具有间隙。
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