[发明专利]基座

说明书

一种基座装置，其用于化学气相沉积(CVD)反应器，包括在半导体工业中使用的金属有机CVD(MOCVD)。特别地，所述基座装置与感应加热一起使用，并且包括适于承载一个或多个晶片的水平板和垂直杆，感应加热线圈围绕垂直杆设置。还可以使用螺钉系统和绝热体。该设计有助于防止不希望的悬浮并且允许反应器的气体注入器位于更靠近晶片的位置以在高温沉积过程中在约1500℃或更高的基座表面温度下进行沉积。

背景技术

金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器的设计多种多样。在MOCVD反应中，通过反应气体对受热表面的反应，在受热的晶片表面上形成材料膜。产物可以沉积在晶片表面上，气态副产物会通过排气泵从反应器中除去。MOCVD反应器已经用于制备各种外延化合物，包括半导体单膜和异质结构如激光器和LED的各种组合。

一般来说，加热晶片有多种选择，但有两种选择是最普及的。第一种选择是用电阻加热器加热，第二种选择是用感应加热器加热。然而，由于尺寸不稳定性，即翘曲变形，传统的电阻加热器通常不能在长时间内提供高于约1500℃的沉积温度稳定性。沉积温度是材料沉积在晶片表面上的晶片表面温度。因此，当必须提供高于约1500℃的温度时，通常使用感应加热器。然而，当将沉积温度增加到约1700℃时，现有技术设计会遇到问题。

传统的感应加热装置存在公认的悬浮问题。例如，参见美国专利第6368404号，其描述了基座如何可以悬浮离开下面的基座。这种不希望的悬浮是由于感应线圈会产生交变磁通量而产生的，并且该交变磁通量将根据法拉第定律在基座上感应出涡电流。由基座表面上的感应线圈感应的涡电流会与感应线圈产生的磁通量相互作用。当涡电流流过基座时，涡电流会感应磁通量，该磁通量与由感应线圈产生的磁通量相反。结果是涡流和磁通量之间的相互作用产生了可以引起基座悬浮的力。该悬浮力可以使载体从感应加热装置分离并降低传热效率。

此外，当由感应线圈产生的交变磁通量接近并穿过物体时，任何导电物体会感应涡电流(例如，参见图4)。基座通常放置在感应线圈的中心，因此交变磁通量可以容易地穿透感应线圈上方的任何导电物体。因此，其他导电物体需要远离感应线圈；否则，物体会被感应线圈加热，这可能造成损坏。对于MOCVD过程，许多气态反应物通过通常由导体制成的气体入口注入反应器中，并且当这些反应物在晶片表面上彼此相遇时会发生化学反应。在这样的高温(例如1700℃)下，需要将气体入口保持远离基座以躲避磁通量。否则，如果气体入口保持在太靠近晶片表面的位置，它们的温度会因磁通量而增加(当感应加热器的功率增加时磁场会更强)，这将导致反应物在到达晶片之前分解，或者它们可能沉积在气体入口表面上。反应物也可在它们到达晶片表面之前反应，或者可能发生一些气体再循环。而且，有可能熔化气体入口装置。然而，如果气体入口保持在远离基座的位置，则可能导致晶片上薄膜生长效率低、生长不均匀或产率低。为了避免这种情况，基座可能需要以高的每分钟转数(RPM)旋转，但是旋转可能导致气体的循环流动。这种循环流动会影响生长效率和生长质量。

因此，在CVD设备中使用感应加热的高温MOCVD需要更好的设计。

发明内容

本文描述和/或要求保护的实施例包括例如结构、装置、设备和系统，以及制造和使用这种结构、装置、设备和系统的方法。

第一方面是一种用于化学气相沉积(CVD)反应器的基座装置，包括：至少一个水平板，其适于承载至少一个晶片；至少一个垂直杆，其与水平板集成并垂直于水平板，其中基座装置适于感应加热。

在一个实施方案中，基座装置没有电阻加热器。

在一个实施方案中，基座装置包含与水平板集成并垂直于水平板的两个或多于两个垂直杆。

在一个实施方案中，垂直杆作为水平板的热源起作用。

在一个实施方案中，基座配置为使其在CVD过程中可旋转。

另一个实施方案是CVD设备，包括如本文所述和/或要求保护的基座装置。