CN103614709B - 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 - Google Patents
用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103614709B CN103614709B CN201310672355.0A CN201310672355A CN103614709B CN 103614709 B CN103614709 B CN 103614709B CN 201310672355 A CN201310672355 A CN 201310672355A CN 103614709 B CN103614709 B CN 103614709B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- foundation support
- transfer
- transfer foundation
- induction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明的一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，包括圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈，基座包括上下相扣合的感应产热传热基座和传热基座，感应产热传热基座位于传热基座下方，感应产热传热基座上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座的下表面与感应产热传热基座的上表面相配合并贴合在一起，传热基座的上表面和感应产热传热基座下表面为相平行的平面，感应产热传热基座的热导率高于传热基座的热导率。本发明的有益效果是：本发明采用组合式基座，从而调节由基座产生的热量在基座各方向上的热传导速率，并调节衬底边缘的温度，使衬底的温度分布均匀性提高。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，涉及一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置。
背景技术
目前金属有机化学气相淀积（MOCVD）技术淀积半导体薄膜，是目前制备半导体薄膜的最常用的方法之一。生长时，其衬底温度分布的均匀性是影响所生长薄膜质量优劣的重要因素，在电磁加式MOCVD反应室中，由于感生电流的集肤效应，使得基座温度分布不均匀，从而导致衬底温度分布的不均匀。特别是当衬底尺寸较大时（如直径达六英寸以上的衬底），这种现象尤为突出。目前，对于该问题的研究还相对较少，相关研究如下：
H. Hanawa等提出了一种多区域感应加热方式，其主要方法是对不同加热区域的线圈施加不同的电功率，目的是提高晶片温度分布的均匀性，参见Muti-zone induction heating for improved temperature uniformity in MOCVD and HVPE chambers. United States Patent, 2011, Pub. No.: US 2011/0259879A1.但这种结构控制复杂，成本较高。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，它大大提高了被加热衬底温度分布的均匀性。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，包括
圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈，所述基座包括上下相扣合的感应产热传热基座和传热基座，感应产热传热基座位于传热基座下方，所述感应产热传热基座上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座的下表面与感应产热传热基座的上表面相配合并贴合在一起，传热基座的上表面和感应产热传热基座下表面为相平行的平面，感应产热传热基座的热导率高于传热基座的热导率。
上述传热基座边缘嵌入有圆环形的感应产热传热圈体，感应产热传热圈体的热导率高于传热基座的热导率。
上述感应产热传热基座的纵剖面由以轴心线为对称轴左右对称的两部分剖面组成，每部分剖面的顶部边缘线分成高低不同的若干段。
上述感应产热传热基座、传热基座和感应产热传热圈体的外表面均镀有碳化硅层。
上述传热基座顶部设置有圆形的衬底卡槽。
上述感应产热传热基座采用石墨基座，所述传热基座采用氧化铝基座，感应产热传热圈体采用石墨圈体。
本发明的有益效果是：本发明采用组合式基座，从而调节由基座产生的热量在基座各方向上的热传导速率，并调节衬底边缘的温度，使衬底的温度分布均匀性提高。在相同条件下，衬底温度分布均匀性比传统单一的感应产热传热基座提高约92%。
附图说明
图1是本发明整体的纵剖面结构示意图。
图2是本发明立体结构示意图。
图3是本发明的石墨基座的纵剖面结构示意图。
图4是本发明与传统加热效果对比图。
其中：1感应产热传热基座，2传热基座，3感应产热传热圈体，4电磁线圈，5衬底卡槽。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，包括圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈4，与传统的单一感应产热传热基座相比，本发明采用组合式基座。具体结构为，本发明的基座包括上下相扣合的感应产热传热基座1和传热基座2。其中感应产热传热基座1是电和热的良导体，既导电又导热，能够在电磁线圈加热的情况下产生热量并能够传导热量，而传热基座2电的绝缘体，只导热不导电也不能产生热量，仅是能够传导热量，并且传热基座2热导率小于感应产热传热基座1的热导率。
感应产热传热基座1位于传热基座2下方，感应产热传热基座1上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座2的下表面与感应产热传热基座1的上表面相配合并贴合在一起，传热基座2的上表面和感应产热传热基座1下表面为相平行的平面。感应产热传热基座1和传热基座2共同组合成一个圆柱状的基座。
由于电磁线圈4加热过程中，感应产热传热基座1受热并不均匀，因此根据受热的特性，结合感应产热传热基座1和传热基座2的导热特点，设计出感应产热传热基座1和传热基座2相接界面不是水平的，而是各处的厚度不一，从而调节由感应产热传热基座1产生的热量在基座各方向上的热传导速率，最终达到顶部衬底受热均匀的目的。
一般衬底边缘的温度较低，因此在传热基座边缘嵌入圆环形的感应产热传热圈体3，感应产热传热圈体3也是电和热的良导体，既导电又导热，能够在电磁线圈加热的情况下产生热量并能够传导热量，从而提高衬底边缘部分的热量，使衬底的温度分布均匀性提高。感应产热传热基座1、传热基座2和感应产热传热圈体3均具备耐高温特性，并且外表面均镀有碳化硅层，以防高温加热时从中逸出分子。经过仿真计算可以发现，感应产热传热基座1的纵剖面由以轴心线为对称轴左右对称的两部分剖面组成，每部分剖面的顶部边缘线分成高低不同的若干段。
以下通过具体实施例加以说明：
以加热衬底半径r为101.6毫米(4英寸)、基座的高度是H为38.1毫米、基座直半径R是105.6毫米为例，进行说明。感应产热传热基座采用石墨基座，传热基座采用氧化铝基座，感应产热传热圈体采用石墨圈体。
如图3、4所示，在制作石墨基座过程中，石墨基座的纵剖面由以轴心线为对称轴左右对称的两部分剖面组成，每部分剖面的顶部边缘线分成高低不同的三段。
每部分剖面的顶部边缘线中第Ⅰ段为石墨基座的轴心线顶点A点到B点，第Ⅱ段为B点到C点，第Ⅲ段为C点到石墨基座边缘顶点D点，A点距石墨基座下表面高度为0.85*H，B点距石墨基座下表面高度为0.7*H，C点距石墨基座下表面高度为0.3*H，D点距石墨基座下表面高度为0.8*H，B点与石墨基座轴心线距离为0.3*R，C点与石墨基座轴心线距离为0.6*R。氧化铝基座下表面的尺寸与石墨基座上表面相配合即可。氧化铝基座顶部设置有圆形的衬底卡槽。衬底卡槽5深度为0.5毫米，半径为101.7毫米。石墨圈体的宽度为0.05*R、高度为0.1*H、底部与石墨基座下表面距离为0.85*H。其中各项数据是经过大量计算和仿真出来的，其效果如图4所示。
呈同心圆分布的线圈位于基座下方，电磁线圈4匝数为10匝。线圈中心与最外层线圈的距离和基座半径近似相等。
工作时，线圈内通入高频交变电流后，石墨基座和石墨圈体由于电磁感应产生涡旋电流，从而使其加热。因石墨基座和氧化铝基座厚度不均匀，以及氧化铝的热导率低于石墨的热导率，石墨基座产生的热量在各方向传热速率不一，从而传至衬底各点的热量趋于一致。石墨圈体产生的热量主要用于对衬底边缘加热。这样，最终使衬底各点温度分布趋于均匀。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (4)
1. 一种用于MOCVD 反应室的组合基座式电磁加热装置，包括圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈，其特征在于：所述基座包括上下相扣合的感应产热传热基座和传热基座，感应产热传热基座位于传热基座下方，所述感应产热传热基座上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座的下表面与感应产热传热基座的上表面相配合并贴合在一起，传热基座的上表面和感应产热传热基座下表面为相平行的平面，感应产热传热基座的热导率高于传热基座的热导率；所述传热基座边缘嵌入有圆环形的感应产热传热圈体，感应产热传热圈体的热导率高于传热基座的热导率；所述感应产热传热基座的纵剖面由以轴心线为对称轴左右对称的两部分剖面组成，每部分剖面的顶部边缘线分成高低不同的若干段。
2. 根据权利要求1 所述用于MOCVD 反应室的组合基座式电磁加热装置，其特征在于：所述感应产热传热基座、传热基座和感应产热传热圈体的外表面均镀有碳化硅层。
3. 根据权利要求1 所述用于MOCVD 反应室的组合基座式电磁加热装置，其特征在于：所述传热基座顶部设置有圆形的衬底卡槽。
4. 根据权利要求1-3中任意一项所述用于MOCVD 反应室的组合基座式电磁加热装置，其特征在于：所述感应产热传热基座采用石墨基座，所述传热基座采用氧化铝基座，感应产热传热圈体采用石墨圈体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310672355.0A CN103614709B (zh) | 2013-12-12 | 2013-12-12 | 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310672355.0A CN103614709B (zh) | 2013-12-12 | 2013-12-12 | 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103614709A CN103614709A (zh) | 2014-03-05 |
| CN103614709B true CN103614709B (zh) | 2015-10-07 |
Family
ID=50165423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310672355.0A Active CN103614709B (zh) | 2013-12-12 | 2013-12-12 | 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103614709B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITUB20160556A1 (it) * | 2016-02-08 | 2017-08-08 | L P E S P A | Suscettore con perno riscaldato e reattore per deposizione epitassiale |
| CN108642477A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-12 | 济南大学 | 一种用于电磁加热mocvd反应室的加热装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7585371B2 (en) * | 2004-04-08 | 2009-09-08 | Micron Technology, Inc. | Substrate susceptors for receiving semiconductor substrates to be deposited upon |
| US20100055318A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Veeco Instruments Inc. | Wafer carrier with varying thermal resistance |
| JP5707766B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2015-04-30 | 住友電気工業株式会社 | サセプタおよび半導体製造装置 |
| CN103081084A (zh) * | 2010-09-03 | 2013-05-01 | 东电电子太阳能股份公司 | 基板加热装置 |
| CN202380077U (zh) * | 2011-12-19 | 2012-08-15 | 汉能科技有限公司 | 一种工艺腔加热保温系统 |
| CN202989278U (zh) * | 2012-12-27 | 2013-06-12 | 济南大学 | 一种用于mocvd反应室的电磁加热装置 |
-
2013
- 2013-12-12 CN CN201310672355.0A patent/CN103614709B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103614709A (zh) | 2014-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104051316B (zh) | 可调控局域温场的石墨承载盘 | |
| TW201545258A (zh) | 熱處理感受器 | |
| CN103014673A (zh) | 一种用于mocvd反应室的电磁加热装置 | |
| JP2013514669A5 (zh) | ||
| CN103526186B (zh) | 一种用于mocvd反应器的晶片载盘及mocvd反应器 | |
| CN102677164B (zh) | 托盘、腔室装置和外延设备 | |
| CN103614709B (zh) | 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置 | |
| CN104752136A (zh) | 一种等离子体处理装置及其静电卡盘 | |
| CN205046194U (zh) | 一种外延生长用石墨盘 | |
| CN103540914B (zh) | 一种使用射频加热的桶式cvd设备反应室 | |
| CN107326343A (zh) | 用于薄膜材料生长的感应加热装置 | |
| CN107845589A (zh) | 加热基座以及半导体加工设备 | |
| CN204959033U (zh) | 金属有机化学气相沉积电阻加热器 | |
| CN104372310B (zh) | 反应腔室及外延生长设备 | |
| CN202989278U (zh) | 一种用于mocvd反应室的电磁加热装置 | |
| CN101404834B (zh) | 电磁加热装置 | |
| CN107475691A (zh) | 一种基于电磁感应的加热装置 | |
| CN103088415B (zh) | 改善灯加热腔体内温度均匀性的方法 | |
| CN104576484A (zh) | 半导体设备中的托盘结构 | |
| CN104513971B (zh) | 反应腔室及等离子体加工设备 | |
| CN211471547U (zh) | 加热器 | |
| CN103794528A (zh) | 半导体加工设备 | |
| CN109962030A (zh) | 一种静电吸盘 | |
| CN104372309A (zh) | 加热装置、反应腔室及等离子体加工设备 | |
| Li et al. | Temperature uniformity of wafer on a large-sized susceptor for a nitride vertical MOCVD reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |