CN113684537B - 金属有机化学气相沉积设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种金属有机化学气相沉积设备及使用方法，属于外延生长技术领域。金属有机气相沉积设备包括反应腔、生长结构与加热结构。生长结构中的位于反应腔内的外延托盘可以用于对衬底进行支撑，驱动组件可以用于驱动外延托盘正常转动以实现生长。加热结构包括加热件与升降组件，相连的加热件与升降组件均位于外延托盘与反应腔的底部之间，且加热件与升降组件在外延托盘指向反应腔的底部的方向上依次分布。快速降温时，可以使外延托盘上升，加热件快速下降，温度快速变化。温度调整所需的时间较短，可以降低温度需求跨度较大的外延材料的制备成本并提高外延材料的制备效率。
Description
技术领域
本公开涉及外延生长技术领域，特别涉及一种金属有机化学气相沉积设备及使用方法。
背景技术
加热结构是金属有机化合物化学气相沉积(英文：Metal-organic ChemicalVapor Deposition，简称：MOCVD)设备的一部分，加热结构位于MOCVD设备的反应腔内且通常位于MOCVD设备反应腔内的外延托盘的一端，加热结构加热外延托盘以使热量通过外延托盘传递至位于外延托盘的另一端的衬底上。
MOCVD设备内通常为加热件，改变加热件的温度，则可以改变由加热件传递至衬底的热量并改变衬底的温度。但加热件的温度的改变需要一定时长，如果要生长温度需求跨度较大的外延材料，加热件的温度以及由加热件热量控制的衬底的温度的改变会需要较长时间，导致外延材料制备的时间大幅度提高，外延材料的制备效率下降。
发明内容
本公开实施例提供了一种金属有机化学气相沉积设备及使用方法，能够降低温度需求跨度较大的外延材料的制备成本并提高外延材料的制备效率。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种金属有机化学气相沉积设备及使用方法，所述金属有机气相沉积设备包括反应腔、生长结构与加热结构，
所述生长结构包括外延托盘与驱动组件，所述外延托盘位于所述反应腔内，所述驱动组件与所述外延托盘相连，所述驱动组件用于驱动所述外延托盘转动或者轴向移动，
所述加热结构包括加热件与升降组件，所述加热件与所述升降组件位于所述外延托盘与所述反应腔的底部之间，所述加热件与所述升降组件相连，且所述加热件与所述升降组件在所述外延托盘指向所述反应腔的底部的方向上依次分布，所述升降组件用于驱动所述加热件沿所述外延托盘的轴向移动。
可选地，所述外延托盘与所述加热件之间的距离的变化范围为1～5cm。
可选地，所述升降组件包括环形支撑台与多个轴线平行于所述外延托盘的伸缩缸，所述多个伸缩缸的一端均与所述反应腔的底部相连，且所述多个伸缩缸沿所述外延托盘的周向等距间隔分布，所述环形支撑台的一端与所述多个伸缩缸的另一端相连，所述环形支撑台与所述加热件相连，所述环形支撑台的轴线与所述外延托盘的轴线重合。
可选地，所述反应腔为柱状腔，所述加热结构还包括环形导流板，所述环形导流板的外周壁同轴固定在所述反应腔的周壁上，所述环形导流板的内周壁具有螺旋槽。
可选地，所述螺旋槽与所述环形导流板的端面之间的夹角为28°～40°。
可选地，所述螺旋槽的横截面为梯形，且所述螺旋槽的底部宽度小于所述螺旋槽的顶部宽度。
可选地，所述螺旋槽的最小宽度为5～10mm。
可选地，所述环形导流板具有冷却液孔，所述冷却液孔的进口与所述冷却液孔的出口在所述环形导流板的一端的端面间隔分布。
本公开实施例提供了一种金属有机化学气相沉积设备的使用方法，所述使用方法采用如前所述的金属有机化学气相沉积设备实现，所述使用方法包括：
在反应腔的外延托盘上放置多个衬底；
驱动组件驱动所述外延托盘转动；
加热件加热所述外延托盘；
向所述反应腔内通入反应气体与有机金属源，以在所述衬底上生长外延材料；
根据所述外延材料的生长温度需求，使所述驱动组件驱动所述外延托盘上升或下降，使所述升降组件驱动所述加热件升高或下降，使所述外延托盘和所述加热件之间的距离变化以改变所述外延托盘与所述衬底的温度。
可选地，若所述外延材料的生长温度降低的范围为50～200℃，使所述驱动组件驱动所述外延托盘上升，所述升降组件驱动所述加热件降低；
若所述外延材料的生长温度升高的范围为50～300℃，使所述驱动组件驱动所述外延托盘下降，所述升降组件驱动所述加热件升高。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
金属有机气相沉积设备包括反应腔、生长结构与加热结构。生长结构中的位于反应腔内的外延托盘可以用于对衬底进行支撑，驱动组件可以用于驱动外延托盘正常转动以实现生长。加热结构包括加热件与升降组件，相连的加热件与升降组件均位于外延托盘与反应腔的底部之间，且加热件与升降组件在外延托盘指向反应腔的底部的方向上依次分布。升降组件可以驱动所述加热件沿所述外延托盘的轴向移动，配合生长结构中可以驱动外延托盘轴向移动的驱动组件，则可以根据外延材料的生长温度需求，使驱动组件驱动外延托盘上升或下降，使升降组件驱动加热件升高或下降，使外延托盘和加热件之间的距离变化以改变外延托盘与衬底的温度。且可以控制外延托盘与加热件之间的距离，以不同的速率变化，在制备生长温度跨度较大的外延材料的情况时，例如需要快速降温时，可以使外延托盘上升的同时，加热件快速下降，加热件与外延托盘之间的距离以较快的速率增加，加热件传递外延托盘的热量快速减少，可以在有效的时间内快速降低外延托盘及外延托盘上衬底的温度，降低衬底上外延材料的温度。需要快速加热时，控制外延托盘与加热件的工作状态与上文相反即可。温度调整所需的时间较短，可以降低温度需求跨度较大的外延材料的制备成本并提高外延材料的制备效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的金属有机化学气相沉积设备的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的环形导流板的正视图；
图3是本公开实施例提供的环形导流板的部分俯视图；
图4是本公开实施例提供的一种金属有机化学气相沉积设备的使用方法流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
为便于理解，此处提供图1，图1是本公开实施例提供的金属有机化学气相沉积设备的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种金属有机化学气相沉积设备，金属有机气相沉积设备包括反应腔1、生长结构2与加热结构3。
生长结构2包括外延托盘21与驱动组件22，外延托盘21位于反应腔1内，驱动组件22与外延托盘21相连，驱动组件22用于驱动外延托盘21转动或者轴向移动。
加热结构3包括加热件31与升降组件32，加热件31与升降组件32位于外延托盘21与反应腔1的底部之间，加热件31与升降组件32相连，且加热件31与升降组件32在外延托盘21指向反应腔1的底部的方向上依次分布，升降组件32用于驱动加热件31沿外延托盘21的轴向移动。
金属有机气相沉积设备包括反应腔1、生长结构2与加热结构3。生长结构2中的位于反应腔1内的外延托盘21可以用于对衬底进行支撑，驱动组件22可以用于驱动外延托盘21正常转动以实现生长。加热结构3包括加热件31与升降组件32，相连的加热件31与升降组件32均位于外延托盘21与反应腔1的底部之间，且加热件31与升降组件32在外延托盘21指向反应腔1的底部的方向上依次分布。升降组件32可以驱动所述加热件31沿所述外延托盘21的轴向移动，配合生长结构2中可以驱动外延托盘21轴向移动的驱动组件22，则可以根据外延材料的生长温度需求，使驱动组件22驱动外延托盘21上升或下降，使升降组件32驱动加热件31升高或下降，使外延托盘21和加热件31之间的距离变化以改变外延托盘21与衬底的温度。且可以控制外延托盘21与加热件31之间的距离，以不同的速率变化，在制备生长温度跨度较大的外延材料的情况时，例如需要快速降温时，可以使外延托盘21上升的同时，加热件31快速下降，加热件31与外延托盘21之间的距离以较快的速率增加，加热件31传递外延托盘21的热量快速减少，可以在有效的时间内快速降低外延托盘21及外延托盘21上衬底的温度，降低衬底上外延材料的温度。需要快速加热时，控制外延托盘21与加热件31的工作状态与上文相反即可。温度调整所需的时间较短，可以降低温度需求跨度较大的外延材料的制备成本并提高外延材料的制备效率。
需要说明的是，MOCVD设备在正常使用时，MOCVD设备内的外延托盘21通常是水平放置，外延托盘21的轴线平行于外延托盘21所处位置的重力方向，外延托盘21靠近反应腔1的顶部的一端会具有多个用于放置衬底的圆形凹槽。MOCVD设备在使用时，圆形凹槽内会放置衬底用于生长外延材料。加热件31进行加热时，加热件31的热量通过气体传热至外延托盘21，再由外延托盘21依次传递至圆形凹槽内的衬底以及衬底上的外延材料，实现温度的正常传递。而外延托盘21与加热件31之间的距离的变化，会直接导致加热件31传递到外延托盘21的热量增加或者减小，结合加热件31本身的温度的控制，可以实现反应腔1内温度的快速变化。MOCVD设备的反应腔1通常位于MOCVD设备的壳体内，MOCVD设备的壳体包括具有底座100以及与底座100铰接的密封盖200，底座100具有槽型的安装空间，密封盖200用于覆盖安装空间，密封盖200与底座100之间闭合时的安装空间形成反应腔1。
可选地，外延托盘21与加热件31之间的距离的变化范围为1～5cm。
外延托盘21与加热件31之间的距离的变化范围在以上范围内时，能够控制加热件31对外延托盘21的加热温度以及速率较为合理，保证最终得到的外延材料的质量较好。并且外延托盘21与加热件31之间的温度可以在较为合理的范围内实现较大程度的变化，便于控制外延材料的生长温度的快速升高或降低。
示例性地，驱动组件22控制外延托盘21的轴向移动的距离的范围可为0～1.5cm。可以微调外延托盘21所接收的热量。
可选地，驱动组件22控制外延托盘21的轴向移动的速率范围为0.1～1cm/min。
驱动组件22控制外延托盘21的轴向移动的速率范围在以上范围内时，能够对外延托盘21所接收的热量进行有效微调。
在本公开所提供的一种实现方式中，驱动组件22包括驱动电机221与升降缸222，驱动电机221的机座位于反应腔1外，驱动电机221的输出轴伸入反应腔1内，驱动电机221的输出轴的外周壁与反应腔1之间滑动密封，驱动电机221的输出轴远离机座的一端与外延托盘21同轴相连。升降缸222的一端固定，升降缸222的另一端则与驱动电机221的基座固定。
驱动组件22包括驱动电机221与升降缸222，驱动电机221的机座位于反应腔1外，驱动电机221的输出轴伸入反应腔1内再与外延托盘21相连，可以延长驱动电机221的使用寿命并保证外延托盘21的稳定转动。升降缸222同样位于反应腔1外，也可以避免升降缸222受到反应腔1内物质的影响，且升降缸222控制机座升降时，驱动电机221即会带动输出轴以及外延托盘21一起升降，整体可以实现外延托盘21的转动控制及升降控制的同时，那个组件也便于安装。
需要说明的是，升降缸222的升降方向平行于外延托盘21的轴向。驱动组件22中的驱动电机221位于反应腔1外的前提下，MOCVD设备的壳体可以支撑在地面上，或者固定在其他位置固定的结构上，本公开对此不做限制。
示例性地，升降缸222可为可伸缩的气缸或者油缸。本公开对此不做限制。
在本公开所提供的其他实现方式中，驱动电机221或者升降缸222也可以设置在反应腔1的内部，本公开对此不做限制。
在本公开所提供的其他实现方式中，升降缸222也可以为齿轮齿条结构或者升降牵引结构，本公开对此不做限制。
示例性地，升降组件32控制加热件31的轴向移动的距离的范围可为0～4.5cm。可以有效调节外延托盘21从加热件31所接收的热量。
可选地，升降组件32控制加热件31的轴向移动的速率范围为1～4cm/min。
升降组件32控制加热件31的轴向移动的速率范围在以上范围内时，能够对外延托盘21从加热件31所接收的热量热量进行有效微调。
示例性地，加热件31的下降速率可大于加热件31的上升速率。可以有效避免加热件31与外延托盘21之间的撞击，并保证最终得到的温度可以有效调整。
参考图1可知，升降组件32包括环形支撑台321与多个轴线平行于外延托盘21的伸缩缸322，多个伸缩缸322的一端均与反应腔1的底部相连，且多个伸缩缸322沿外延托盘21的周向等距间隔分布，环形支撑台321的一端与多个伸缩缸322的另一端相连，环形支撑台321与加热件31相连，环形支撑台321的轴线与外延托盘21的轴线重合。
升降组件32包括环形支撑台321与多个伸缩缸322，环形支撑台321可以对加热件31起到支撑作用，并且多个伸缩缸322可以实现对驱动电机221的机座的稳定支撑与升降，保证加热件31整体的稳定升降与移动。
可选地，在驱动组件22包括驱动电机221且驱动电机221的输出轴伸入反应腔1内的前提下，环形支撑台321的内周壁可以与输出轴的外周壁间隙配合，且多个伸缩缸322在环形支撑台321的端面的投影均位于环形支撑台321的端面内。
环形支撑台321的内周壁与输出轴的外周壁间隙配合，并且多个伸缩缸322在环形支撑台321的端面的投影均位于环形支撑台321的端面内，则环形支撑台321可以覆盖多个伸缩缸322所在位置，环形支撑台321可以挡住反应物，减小反应物进入伸缩缸322并影响伸缩缸322的情况的发生，提高最终得到的升降组件32的使用寿命。
示例性地，加热件31为加热丝，且加热丝在外延托盘21的端面所在的平面上的投影的外轮廓可为圆形。
加热丝可以便于传递热量的同时，加热件31的整体成本也不会过高。
示例性地，加热丝在外延托盘21的端面所在的平面上的投影的外轮廓可为圆形，加热丝在圆形的内部可以具有多次弯折方式，填充圆形的内部空间。
在本公开所提供的其他实现方式中，加热件31也可以为圆形的加热板或者环形的加热板。本公开对此不做限制。
示例性地，加热结构3还包括冷却流体箱33、冷却泵34与冷却管35，环形支撑台321可以具有导流孔3211，导流孔3211在环形支撑台321的端面上的投影可为环形，导流孔3211的进口与出口均可位于环形支撑台321的同一端面上，冷却管35由导流孔3211的进口进入并延伸至导流孔3211的出口流出，导流管的两端分别连接冷却流体箱33的进口与冷却泵34的出口，冷却流体箱33与冷却泵34均可位于反应腔1的外部，冷却泵34的进口与冷却流体箱33的出口连通。
冷却泵34、冷却流体箱33以及冷却管35的增加，可以在环形支撑台321的内部形成冷却水循环，在需要降低反应腔1的内部的温度的情况先，一方面可以快速增加外延托盘21与加热件31之间的距离，另一方面也可以通过冷却泵34工作使冷却管35内液体快速流动以带走环形支撑台321以及反应腔1内的热量，降低加热件31传递到外延托盘21的热量，可以实现温度的快速降低。
示例性地，冷却流体箱33可用于存储冷却液。冷却液可为清水或者其他冷却液，本公开对此不做限制。
参考图1可知，反应腔1可为柱状腔，加热结构3还包括环形导流板36，环形导流板36的外周壁同轴固定在反应腔1的周壁上，环形导流板36的内周壁具有螺旋槽361。
环形导流板36的内周壁所具有的螺旋槽361，可以控制反应腔1内流场以较为稳定的形态进行流动，尤其靠近外延托盘21的外周壁的流场，在流动时可以偏向螺旋状稳定流动，降低流场的不稳定性，提高在衬底上生长的外延材料的均匀性。并且在控制加热件31与外延托盘21之间的距离以控制热量的前提下，流场的稳定控制也可以控制热量更均匀地传递至外延托盘21的端面的衬底上，最终整体提高外延材料的生长均匀度。螺旋槽361还可以将副反应生成物快速导出，在一定程度上抑制腔体边沿位置回流的产生，使得边沿反应物气体边界层均匀，在无任何形式回流的理想情况下，可以削弱非理想产物的形成，保证流场和浓度场的均应，最终提高边缘外延片的晶体质量以及均一性。
示例性地，环形导流板36的高度比反应腔1的高度小0～10cm。
环形导流板36的高度比反应腔1的高度以上范围，环形导流板36可以覆盖反应腔1的大部分内周壁，保证边缘区域的流场的稳定性以提高在衬底上生长的外延材料的均匀性。
图2是本公开实施例提供的环形导流板的正视图，参考图2可知，螺旋槽361与环形导流板36的端面之间的夹角a为28°～40°。
螺旋槽361与环形导流板36的端面之间的夹角a在以上范围内时，螺旋槽361能够较为稳定地控制部分流场，提高在靠近外延托盘21的外周壁的流场的稳定性，以提高在衬底上生长的外延材料的生长均匀性。
需要说明的是，螺旋槽361与环形导流板36的端面之间的夹角a，为螺旋槽361的侧壁的切线与环形导流板36的端面之间的夹角。
示例性地，螺旋槽361的横截面为梯形，且螺旋槽361的底部宽度小于螺旋槽361的顶部宽度。
螺旋槽361的横截面为梯形，且螺旋槽361的底部宽度小于螺旋槽361的顶部宽度，螺旋槽361的底部以及侧壁不易累积反应物，环形导流板36所需要的清理次数较少，可以降低MOCVD设备的维修成本。
需要说明的是，螺旋槽361的底部与螺旋槽361的顶部，分别指螺旋槽361具有底面的底部以及螺旋槽361的开口位置。
可选地，螺旋槽361的最小宽度为5～10mm。
螺旋槽361的最小宽度在以上范围内，可以有效控制环形导流板36对流场的控制，且螺旋槽361的维修成本小。
需要说明的是，螺旋槽361的最小宽度为螺旋槽361的两个侧壁之间的最小宽度。
示例性地，螺旋槽361的深度可为3～8mm。能够有效控制流场的均匀。
需要说明的是，螺旋槽361的深度为螺旋槽361的开口到螺旋槽361的底面之间的最小距离。
可选地，螺旋槽361的最大宽度为螺旋槽361的最小宽度的1～1.8倍。能够控制流场较为稳定地流动。
在本公开所提供的实现方式中，环形导流板36的内周壁上可具有多个并列的螺旋槽361。可以更好地控制流场，降低流场的紊乱情况。
示例性地，相邻的两个螺旋槽361之间的距离可为螺旋槽361的最大宽度的2.2～5.0倍。能够有效控制最终得到的流场的稳定性。
示例性地，环形导流板36的内周壁上可具有多个并列的螺旋槽361的前提下，每个螺旋槽361在环形导流板36的端面的投影所对应的圆心角，均小于90°，每个螺旋槽361靠近反应腔1的顶部的一端与环形导流板36的两个端面之间的距离均不为零，每个螺旋槽361靠近反应腔1的底部的一端则位于环形导流板36靠近反应腔1的底部的一端的端面上。此段中所示的螺旋槽361可以最大程度地控制流场的均匀性，且反应物不易在螺旋槽361中堵塞，有效提高衬底上最终生长的外延材料的均匀度与一致性。
在本公开所提供的其他实现方式中，螺旋槽361的横截面也可为矩形或者其他形状，本公开对此不做限制。
图3是本公开实施例提供的环形导流板的部分俯视图，参考图3可知，环形导流板36具有冷却液孔362，冷却液孔362的进口与冷却液孔362的出口在环形导流板36的一端的端面间隔分布。
环形导流板36的冷却液孔362可以提供冷却液的流经通道，冷却液的进入可以起到降温作用。
在本公开所提供的一种实现方式中，冷却液孔362在环形导流板36的端面的投影为环形，且加热结构3还可包括冷却液导流管37，冷却液导流管37由冷却液孔362的进口延伸至冷却液孔362的出口。可以实现环形导流板36的良好降温与温度控制。
需要说明的是，冷却液导流管37的进口与出口可以分别连通至冷却泵34的出口以及冷却流体箱33的进口。
图4是本公开实施例提供的一种金属有机化学气相沉积设备的使用方法流程图，参考图4可知，本公开实施例提供了一种发光二极管外延片制备方法，发光二极管外延片制备方法包括：
S101：在反应腔的外延托盘上放置多个衬底。
S102：驱动组件驱动外延托盘转动。
S103：加热件加热外延托盘。
S104：向反应腔内通入反应气体与有机金属源，以在衬底上生长外延材料。
需要说明的是，外延材料可为外延片，由于外延片表面的外延层为多层薄膜结构，且各层薄膜的掺杂与生长温度各不相同，因此在生长过程中存在对温度的控制需求，从而确保对外延层之间精准的掺杂控制，并且实现层级界面间的突变和渐变生长要求。
S105：根据外延材料的生长温度需求，使驱动组件驱动外延托盘上升或下降，使升降组件驱动加热件升高或下降，使外延托盘和加热件之间的距离变化以改变外延托盘与衬底的温度。
步骤S105可包括，若外延材料的生长温度降低的范围为50～150℃，使驱动组件驱动外延托盘上升，升降组件驱动加热件降低；若外延材料的生长温度升高的范围为50～150℃，使驱动组件驱动外延托盘下降，升降组件驱动加热件升高。
生长温度降低和温度升高的范围如果在以上范围内，温度变化较大，可以控制驱动组件与升降组件进行较大幅度的距离变化，以实现温度的快速调整。
步骤S105还可包括，若外延材料的生长温度降低的范围为50～200℃，可以仅使驱动组件驱动外延托盘上升，或者仅升降组件驱动加热件降低；若外延材料的生长温度升高的范围为50～300℃，可以仅使驱动组件驱动外延托盘下降，或者仅使升降组件驱动加热件升高。
温度在以上范围内时，温度的变化程度相对较小，可以仅控制驱动组件运动或者仅控制升降组件运动，实现温度控制，可以有效调整温度的同时降低MOCVD设备的使用成本。
示例性地，步骤S105中，外延材料的生长温度每变化50～100℃，驱动组件可以控制外延托盘轴向移动的距离为0.1～0.5cm；外延材料的生长温度每变化50～100℃，升降组件可以控制加热件轴向移动的距离为0.1～1.5cm。
外延材料的温度变化与外延托盘及加热件的轴向运动距离分别在以上范围内时，温度的调整较为快速，且MOCVD设备的使用成本也较低。
图4中所示的使用方法的技术效果可以参考图1中所示的结构的技术效果，因此此处对图4中所示的使用方法的技术效果不再赘述。
以上所述，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种金属有机化学气相沉积设备，其特征在于，所述金属有机气相沉积设备包括反应腔(1)、生长结构(2)与加热结构(3)，
所述生长结构(2)包括外延托盘(21)与驱动组件(22)，所述外延托盘(21)位于所述反应腔(1)内，所述驱动组件(22)与所述外延托盘(21)相连，所述驱动组件(22)用于驱动所述外延托盘(21)转动或者轴向移动，所述外延托盘(21)与加热件(31)之间的距离的变化范围为1～5cm，所述反应腔(1)为柱状腔，所述加热结构(3)还包括环形导流板(36)，所述环形导流板(36)的外周壁同轴固定在所述反应腔(1)的周壁上，所述环形导流板(36)的内周壁具有螺旋槽(361)，所述螺旋槽(361)与所述环形导流板(36)的端面之间的夹角(a)为28°～40°，所述环形导流板(36)具有冷却液孔(362)，所述冷却液孔(362)的进口与所述冷却液孔(362)的出口在所述环形导流板(36)的一端的端面间隔分布，
所述加热结构(3)包括加热件(31)与升降组件(32)，所述加热件(31)与所述升降组件(32)位于所述外延托盘(21)与所述反应腔(1)的底部之间，所述加热件(31)与所述升降组件(32)相连，且所述加热件(31)与所述升降组件(32)在所述外延托盘(21)指向所述反应腔(1)的底部的方向上依次分布，所述升降组件(32)用于驱动所述加热件(31)沿所述外延托盘(21)的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，其特征在于，所述升降组件(32)包括环形支撑台(321)与多个轴线平行于所述外延托盘(21)的伸缩缸(322)，所述多个伸缩缸(322)的一端均与所述反应腔(1)的底部相连，且所述多个伸缩缸(322)沿所述外延托盘(21)的周向等距间隔分布，所述环形支撑台(321)的一端与所述多个伸缩缸(322)的另一端相连，所述环形支撑台(321)与所述加热件(31)相连，所述环形支撑台(321)的轴线与所述外延托盘(21)的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，其特征在于，所述螺旋槽(361)的横截面为梯形，且所述螺旋槽(361)的底部宽度小于所述螺旋槽(361)的顶部宽度。
4.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，其特征在于，所述螺旋槽(361)的最小宽度为5～10mm。
5.一种金属有机化学气相沉积设备的使用方法，其特征在于，所述使用方法采用如权利要求1～4任一项所述的金属有机化学气相沉积设备实现，所述使用方法包括：
在反应腔的外延托盘上放置多个衬底；
驱动组件驱动所述外延托盘转动；
加热件加热所述外延托盘；
向所述反应腔内通入反应气体与有机金属源，以在所述衬底上生长外延材料；
根据所述外延材料的生长温度需求，使所述驱动组件驱动所述外延托盘上升或下降，使所述升降组件驱动所述加热件升高或下降，使所述外延托盘和所述加热件之间的距离变化以改变所述外延托盘与所述衬底的温度。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，
若所述外延材料的生长温度降低的范围为50～200℃，使所述驱动组件驱动所述外延托盘上升，所述升降组件驱动所述加热件降低；
若所述外延材料的生长温度升高的范围为50～300℃，使所述驱动组件驱动所述外延托盘下降，所述升降组件驱动所述加热件升高。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN102560373A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 基片加热腔室、使用基片加热腔室的方法及基片处理设备 |
| CN103866295A (zh) * | 2012-12-14 | 2014-06-18 | 汉能新材料科技有限公司 | 一种用于反应腔的基板加热及传输装置 |
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