[发明专利]工艺反应腔及工艺设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种工艺反应腔及工艺设备。

背景技术

金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical VaporDeposition，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。MOCVD技术多用于LED的制造中，而MOCVD反应腔是制造LED的设备。市场上主流的MOCVD反应腔可包括：水平式反应腔或者垂直式反应腔。目前，MOCVD反应腔以水平式反应腔较为典型。MOCVD反应腔内的热场模型分布是决定LED制造中外延工艺质量的重要因素，热场模型分布的设计设计到腔室结构设计、工艺组件设计、基片旋转系统设计、真空系统设计等多项关键技术。

目前，MOCVD反应腔通常采用感应线圈加热方式对承载装置进行加热。图1为现有技术中MOCVD反应腔的结构示意图，如图1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)，衬底可排布于承载装置2的外圆周上。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。工艺过程中，承载装置2可以旋转。其中，承载装置2可以为圆形的托盘。因此，图1中的MOCVD反应腔为立式多托盘结构反应腔。

现有技术中，感应线圈4中可通入中频(1KHZ至20KHZ)交流电并通过产生的磁场对承载装置2进行加热，承载装置2自身温度升高而成为发热体，再通过热辐射及热传导的方式将衬底加热至工艺要求的温度。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。感应加热在水平放置的承载装置2上存在集肤效应，即：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

本发明的工艺反应腔及工艺设备，提供了一种新的工艺反应腔结构，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，本发明提供了一种工艺反应腔，包括：腔体、承载装置、进气装置和感应线圈，所述感应线圈位于所述腔体的外部，所述感应线圈用于产生磁场，述承载装置设置于所述腔体的内部且与所述腔体同轴设置，所述承载装置和所述腔体之间形成气体通道，所述承载装置的外周面上放置有衬底，所述衬底位于所述气体通道中，所述进气装置用于向所述气体通道内通入工艺气体。

可选地，所述承载装置的外周面上开设有若干个凹槽，每个凹槽中放置一个所述衬底。

可选地，所述腔体为透明石英筒状结构，所述承载装置为石墨筒状结构。

可选地，所述凹槽呈斜坡状，斜坡状的凹槽整体向腔体的内侧以预设角度倾斜。

可选地，所述承载装置为具有锥度的多面体结构，所述多面体结构中每个面整体向腔体的内侧倾斜。

可选地，所述多面体结构的面数根据所述衬底的尺寸、所述承载装置的尺寸和所述腔体的高度设置。

可选地，所述工艺反应腔还包括：排气装置，所述进气装置位于所述气体通道的一端，所述排气装置位于所述气体通道的对应的另一端；

所述排气装置，用于将反应后的剩余气体排出至所述腔体的外部。

可选地，所述工艺反应腔还包括：第一法兰结构和第二法兰结构，所述第一法兰结构设置于所述腔体的上端，所述第二法兰结构设置于所述腔体的下端；

所述进气装置设置于所述第一法兰结构上，所述排气装置设置于所述第二法兰结构上；或者，所述进气装置设置于所述第二法兰结构上，所述排气装置设置于所述第一法兰结构上。

可选地，所述承载装置绕轴向以预定速度旋转。

为实现上述目的，本发明提供了一种工艺设备，包括：上述工艺反应腔。

本发明具有以下有益效果：