[发明专利]MOCVD反应腔及MOCVD设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种MOCVD反应腔及具有该反应腔的MOCVD设备。

背景技术

金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，以下简称：MOCVD)技术是在1968年由美国洛克威尔公司的Manasevit等人提出来的用于制备化合物半导体薄片单晶的一项新技术。MOCVD技术是在气相外延生长(Vapor Phase Epitaxy，以下简称：VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。该MOCVD技术以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源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，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薄层单晶材料。在MOCVD反应腔中，MOCVD生长机构及其复杂生长过程涉及输运和多组分、多相的化学反应。

图1为MOCVD生长过程示意图，如图1所示，氢气作为载气携带MO源和氢化物等反应剂进入反应腔，随着气体流向热基座上加热的衬底，气体的温度逐渐升高，在气相中可能会发生如下气相反应：金属有机化合物与非金属氢化物或有机化合物之间形成加合物，当温度进一步升高时MO源和氢化物及加合物逐步加热分解甚至气相成核。气相中反应品种扩散至衬底表面后首先吸附到表面，然后吸附的品种会在表面迁移并继续发生反应，最终并入晶格形成外延层。衬底表面反应的副产物从生长表面脱附即：解吸，并通过扩散，再回到主气流，被载气带出反应室。

目前，MOCVD反应腔通常采用感应线圈加热方式对放置于衬底的承载装置进行加热。图2为现有技术中MOCVD反应腔的结构示意图，如图2所示，该MOCVD反应腔包括：腔体1、进气装置3、感应线圈4和多个承载装置2。进气装置3位于腔体1内部的中间位置。承载装置2以多层垂直排布的方式设置于腔体1的内部，且进气装置3可以从承载装置2中心位置开设的孔中穿过，每个承载装置2上均可以承载多个衬底(图中未示出)。感应线圈4缠绕于腔体1的外壁上。进气装置3向腔体1内通入反应气体，该反应气体水平流到承载装置2上的衬底表面。其中，承载装置2可以为圆形的托盘。

现有技术中，感应线圈4通过产生的磁场对承载装置2进行加热，在对承载装置2进行加热的过程中，感应线圈4产生的磁场中穿过承载装置2的磁力线与承载装置2的表面垂直。承载装置2上距离感应线圈4较近的位置(即靠近腔体1的位置)磁力线密集，加热温度也较高；承载装置2上距离感应线圈4较远的位置(即靠近进气装置3的位置)磁力线稀疏，加热温度也较低。因此，磁场中穿过承载装置的磁力线的密度沿承载装置2径向分布是不均匀的，这导致承载装置2的加热温度不均匀，从而降低了工艺的均匀性。

发明内容

本发明的MOCVD反应腔及MOCVD设备，提供了一种新的MOCVD反应腔结构，该设计能够避免衬底承载装置的感应加热不均匀的问题，从而提高工艺的均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了一种MOCVD反应腔，包括：腔体、进气装置和感应线圈，所述进气装置位于所述腔体的内部，所述感应线圈位于所述腔体的外部，所述进气装置用于向所述腔体的内部通入工艺气体，所述感应线圈用于产生磁场，所述MOCVD反应腔，还包括：用于承载衬底的承载装置，其中：

所述承载装置与所述腔体同轴设置，且所述承载装置位于与中心轴具有设定距离的圆周上；

穿过所述承载装置的磁力线平行于所述承载装置的表面并且穿过所述承载装置的磁力线的密度均匀分布。

可选地，所述腔体为筒状结构，所述承载装置为筒状结构。

可选地，所述承载装置的内表面上开设有若干个凹槽，每个凹槽中放置一个衬底。

可选地，所述承载装置表面上开设的凹槽呈斜坡状，斜坡状的凹槽整体向腔体的外侧倾斜，凹槽的表面与竖直面呈设定夹角，设定夹角小于10°且大于0°。

可选地，所述进气装置的外壁上开设有若干个进气口，进气口均匀分布于进气装置的外壁上，所述承载装置的内表面朝向所述进气装置，所述进气装置向腔体内通入的工艺气体的气流方向与承载装置的内表面垂直。

可选地，所述承载装置的数量为多个，多个承载装置均匀排布于与中心轴具有相同距离的圆周上。

可选地，所述承载装置绕轴向以预定速度旋转，所述承载装置的表面与所述进气装置之间的距离以及所述进气装置外壁上开设的进气口的宽度根据所述预定速度设置。

可选地，所述预定速度越大，所述承载装置的表面与所述进气装置之间的距离越大，所述进气口的宽度越大。