CN215288960U - 一种双面加热的mocvd设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及MOCVD设备技术领域，尤其涉及一种双面加热的MOCVD设备，包括供电系统、供气系统、水冷系统、反应腔、加热系统和尾气处理系统，反应腔包括腔壁、气体分配装置、托盘、隔离罩和旋转模块，气体分配装置设置在腔壁的顶部，托盘安装在旋转模块的顶部，尾气处理系统包括两个排气管路，两个排气管路分别设置在腔壁的底部两侧，隔离罩安装在加热系统与托盘外侧，加热系统包括背面加热模块和表面加热模块，背面加热模块安装在托盘的背面，表面加热模块安装在腔壁上，用来解决单面加热衬底时，衬底下表面的温度始终高于上表面，导致在外延过程中，衬底始终有一个翘曲，从而使衬底表面温度不均匀，并会引入应力影响外延晶体质量的问题。

Description

一种双面加热的MOCVD设备

技术领域

本实用新型涉及MOCVD设备技术领域，尤其涉及一种双面加热的MOCVD设备。

背景技术

金属有机气象化学沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)设备，用于化合物半导体氮化镓、砷化镓、磷化铟、氧化锌等功能结构材料的制备，尤其适合规模化工业生产，因此成为目前化合物半导体外延材料生产和研究的关键设备，应用领域广泛。MOCVD生长是将反应物质通过氮气或氢气载气携带到反应室内，在一定压力、温度条件下，在衬底上沉积外延生成化合物半导体薄膜。为了满足生长条件所需要的温度条件，需要对腔室内衬底进行加热。

目前MOCVD设备的主要加热方式为感应加热、电阻丝加热，通过加热载盘，将热量传输给放置在载盘上的衬底。此种方法为单面加热衬底，衬底下表面的温度始终高于上表面，导致在外延过程中，衬底始终有一个翘曲，从而使衬底表面温度不均匀，并会引入应力影响外延晶体质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种双面加热的MOCVD设备，用来解决单面加热衬底时，衬底下表面的温度始终高于上表面，导致在外延过程中，衬底始终有一个翘曲，从而使衬底表面温度不均匀，并会引入应力影响外延晶体质量的问题。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种双面加热的MOCVD设备，包括供电系统、供气系统、水冷系统、反应腔、加热系统和尾气处理系统，所述反应腔包括腔壁、气体分配装置、托盘、隔离罩和旋转模块，所述气体分配装置设置在腔壁的顶部，所述气体分配装置包括总管和喷管，所述喷管上开设有多个喷孔，所述总管与喷管连通，所述总管的进气端位于腔壁外，所述喷管安装在腔壁内，所述托盘固定安装在旋转模块的顶部，所述旋转模块包括电机和转动轴，所述转动轴固定安装在电机的输出轴上，所述托盘固定安装在转动轴的顶部，并位于反应腔内，所述尾气处理系统包括两个排气管路，两个所述排气管路分别设置在腔壁的底部两侧，所述隔离罩呈中空圆形，所述隔离罩安装在加热系统与托盘外侧，所述加热系统包括背面加热模块和表面加热模块，所述背面加热模块安装在托盘的背面，所述表面加热模块安装在腔壁上。

进一步，所述背面加热模块安装在托盘与腔壁底部之间，所述转动轴穿设出背面加热模块，所述背面加热模块的表面积与托盘的表面积相同，所述背面加热模块为电阻丝、高频感应加热器、红外线灯管中的任意一种。

进一步，所述隔离罩设置在背面加热模块与托盘之间，所述背面加热模块位于隔离罩内，所述托盘的底部与隔离罩的顶部转动相接。

进一步，所述表面加热模块包括两个红外线灯管，两个所述红外线灯管分别安装在腔壁的两侧。

进一步，所述托盘呈圆形，所述托盘的上表面开设有若干凹槽，若干所述凹槽均匀分布。

本实用新型的一种双面加热的MOCVD设备，通过在反应腔的顶部设置气体分配装置，使反应气体均匀的喷射在衬底上，保证气流的均匀性，通过背面加热模块和表面加热模块的相互配合，从而减小衬底上下表面的温度差，达到减少衬底翘曲的效果。

附图说明

图1是本实用新型一种双面加热的MOCVD设备的结构示意图；

图2是本实用新型一种双面加热的MOCVD设备中气体分配装置的结构示意图；

其中，气体分配装置1、总管11、喷管12、喷孔13、腔壁2、排气管路3、旋转模块4、背面加热模块5、托盘6、表面加热模块7、隔离罩8。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1-2所示，本实用新型的一种双面加热的MOCVD设备，包括供电系统、供气系统、水冷系统、反应腔、加热系统和尾气处理系统，供电系统为整个设备供电，保证设备的正常运行，供气系统安装在设备顶部，将反应物质混合气体带入反应腔。水冷系统连接在反应腔内，将反应完成后的衬底降温，便于衬底的取出。加热系统安装在反应腔内，对反应腔内的衬底进行加热，使外延晶体在衬底上生长。尾气处理系统安装在设备的底部，将供气系统供应的气体在反应完成后排出设备。

反应腔包括腔壁2、气体分配装置1、托盘6、隔离罩8和旋转模块4，气体分配装置1设置在腔壁2的顶部，气体分配装置1包括总管11和喷管12，喷管12上开设有多个喷孔13，总管11与喷管12连通，总管11的进气端位于腔壁2外，喷管12安装在腔壁2内，反应物质混合气体从总管11中进入喷管12，然后通过喷管12上的喷孔13进入反应腔，使反应气体均匀的喷射在衬底上，保证气流的均匀性，从而保证衬底外延晶体生长的均匀性。旋转模块4包括电机和转动轴，转动轴固定安装在电机的输出轴上，托盘6固定安装在转动轴的顶部，并位于反应腔内，使放置在托盘6上的衬底能够均匀的被加热以及能够均匀的与反应物质接触。尾气处理系统包括两个排气管路3，两个排气管路3分别设置在腔壁2的底部两侧，并位于托盘6的两侧，隔离罩8呈中空圆形，隔离罩安装在加热系统与托盘6外侧，加热系统包括背面加热模块5和表面加热模块7，背面加热模块5安装在托盘6的背面，表面加热模块7安装在腔壁2上。通过调整背面加热模块5和表面加热模块7的加热功率，减小衬底上下表面的温度差，从而达到减少衬底翘曲的效果。

具体地，背面加热模块5安装在托盘6与腔壁2底部之间，转动轴穿设出背面加热模块5，使背面加热模块5不会随着旋转模块4的转动而转动。背面加热模块5的表面积与托盘6的表面积相同，使背面加热模块5能够均匀的加热托盘6的下表面，从而均匀加热放置在托盘6上的衬底的下表面。背面加热模块为电阻丝、高频感应加热器、红外线灯管中的任意一种，这几种加热装置均能均匀的加热托盘6，进而均匀的加热衬底下表面。

具体地，隔离罩8设置在背面加热模块5与托盘6外侧，背面加热模块5位于隔离罩8内，托盘6的底部与隔离罩8的顶部转动相接，隔离罩8的底部固定设置在腔壁2的底部，通过隔离罩8的设置，将反应物质与背面加热模块5隔开，减少反应物附着在背面加热模块5上，延长背面加热模块5的使用寿命。

具体的，表面加热模块7包括两个红外线灯管，两个红外线灯管分别安装在腔壁2的两侧，两个红外线灯管可以发射稳定的红外光线，光线可以均匀照射在托盘6上，从而对放置在托盘6上的衬底的上表面进行均匀加热。

具体地，托盘6呈圆形，托盘6的上表面开设有若干凹槽，若干凹槽均匀分布，通过将衬底放置在凹槽内，使衬底更稳定的放置在托盘6上，避免气体流动和托盘6转动将衬底甩脱。

本实用新型的使用方法如下：使用时，将衬底放置在托盘6上的凹槽内，然后启动供电系统、供气系统、加热系统和尾气处理系统，然后开启旋转模块4，使托盘6和衬底在反应腔内缓慢转动，加热系统启动时，背面加热模块5和表面加热模块7同时工作，调节背面加热模块5和表面加热模块7的功率，使衬底的上下表面温度尽可能一致，在背面加热模块5和表面加热模块7使衬底的上下表面温度一致时，气体分配装置1开始供气，使反应物质随气体均匀的喷射在衬底上，从而使反应物均匀的沉淀在衬底上，保证外延晶体的质量，反应完成后，启动水冷系统，将托盘6降温后，即可取出。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种双面加热的MOCVD设备，包括供电系统、供气系统、水冷系统、反应腔、加热系统和尾气处理系统，其特征在于：所述反应腔包括腔壁(2)、气体分配装置(1)、托盘(6)、隔离罩(8)和旋转模块(4)，所述气体分配装置(1)设置在腔壁(2)的顶部，所述气体分配装置(1)包括总管(11)和喷管(12)，所述喷管(12)上开设有多个喷孔(13)，所述总管(11)与喷管(12)连通，所述总管(11)的进气端位于腔壁(2)外，所述喷管(12)安装在腔壁(2)内，所述托盘(6)固定安装在旋转模块(4)的顶部，所述旋转模块(4)包括电机和转动轴，所述转动轴固定安装在电机的输出轴上，所述托盘(6)固定安装在转动轴的顶部，并位于反应腔内，所述尾气处理系统包括两个排气管路(3)，两个所述排气管路(3)分别设置在腔壁(2)的底部两侧，所述隔离罩(8)呈中空圆形，所述隔离罩(8)安装在加热系统与托盘(6)外侧，所述加热系统包括背面加热模块(5)和表面加热模块(7)，所述背面加热模块(5)安装在托盘(6)的背面，所述表面加热模块(7)安装在腔壁(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种双面加热的MOCVD设备，其特征在于：所述背面加热模块(5)安装在托盘(6)与腔壁(2)底部之间，所述转动轴穿设出背面加热模块(5)，所述背面加热模块(5)的表面积与托盘(6)的表面积相同，所述背面加热模块(5)为电阻丝、高频感应加热器、红外线灯管中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种双面加热的MOCVD设备，其特征在于：所述隔离罩(8)设置在背面加热模块(5)与托盘(6)外侧，所述背面加热模块(5)位于隔离罩(8)内，所述托盘(6)的底部与隔离罩(8)的顶部转动相接。

4.根据权利要求3所述的一种双面加热的MOCVD设备，其特征在于：所述表面加热模块(7)包括两个红外线灯管，两个所述红外线灯管分别安装在腔壁(2)的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种双面加热的MOCVD设备，其特征在于：所述托盘(6)呈圆形，所述托盘(6)的上表面开设有若干凹槽，若干所述凹槽均匀分布。

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