[实用新型]一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体

说明书

本实用新型公开了一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体。翘曲使得晶圆片的中心位置比边缘位置更靠近加热的石墨盘表面，从而造成晶圆片中心位置的温度高于边缘位置，进而影响外延薄膜的均匀性，降低产品良率，现有MOCVD设备暂无有效构造来避免大尺寸晶圆片的热应力翘曲问题。本实用新型公开了一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，其中：所述反应室为具有侧壁的密闭腔，所述反应室顶部设置有进气装置，所述进气装置包含有气体进气道和下底面。本实用新型的优点在于：采用在反应腔体表面镀有高反射膜或作表面抛光处理的方式，使晶圆片上表面接收到反应室侧壁表面和进气装置表面反射回的热辐射，降低晶圆片中心位置和边缘位置的温度差异，从而提高产品良率。

技术领域

本实用新型涉及金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术领域，尤其涉及一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体。

背景技术

MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）是通过将气态反应物种传输至衬底表面，并以热分解的方式在衬底上进行气相外延的技术。MOCVD技术是外延生长发光二极管、激光二极管、光学传感器、场效应晶体管等半导体器件薄膜材料的重要手段。随着半导体加工技术的发展和成本的考量，对应晶圆片直径由传统的2寸逐渐过渡至4寸和6寸，甚至8寸的大小。从而对MOCVD外延生长时控制整个晶圆片的温度均匀性提出了更为严峻的挑战。

现主流使用的MOCVD设备为垂直式结构，气态反应物种III族气体和V族气体及其载气从上方进气装置进入反应室，到达放置在承载盘上的晶圆片衬底表面，承载盘下方为加热装置，将晶圆片衬底加热至气态反应物种所需热分解温度（500-1400^oC），反应完成后的副产物从承载盘外围通过抽气泵抽出。

在外延薄膜生长过程中的晶体质量、外观缺陷、掺杂物种的掺杂浓度等都与表面温度直接相关。由于在外延薄膜生长的高温环境下，衬底的上下表面具有温度差异，从而造成晶圆片的热应力翘曲。翘曲使得晶圆片的中心位置比边缘位置更靠近加热的石墨盘表面，从而造成晶圆片中心位置的温度高于边缘位置，进而影响外延薄膜的均匀性，降低产品良率。并且随着晶圆片直径的增大，晶圆片中心位置和边缘位置的温度差异增大，对产品良率的影响更加显著。现有MOCVD设备暂无有效构造来避免大尺寸晶圆片的热应力翘曲问题。

实用新型内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，解决MOCVD反应过程中晶圆片的热应力翘曲问题，从而提高产品良率。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，包括反应室、进气装置、晶圆片、托盘、加热装置、排气装置；其中：所述反应室为具有侧壁的密闭腔，所述反应室顶部设置有进气装置，所述进气装置包含有气体进气道和下底面，反应气体和载气由进气道进入所述反应室中，反应室内设置有托盘，托盘的中心区域直接由转轴支撑，托盘上有放置晶圆片的凹槽，晶圆片放置于凹槽中，托盘下方设置有加热装置，用于加热晶圆片达到所需温度，所述反应室侧壁表面和所述进气装置表面镀有高反射膜或作表面抛光处理，以将底部加热装置加热的热辐射反射回托盘和晶圆片表面。

一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，其中：所述高反射膜可以是且不仅限于金属镀膜、无机镀膜或复合材料镀膜等的一种或多种组合。

一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，其中：所述高反射膜为金属Ag薄层，所述高反射膜的镀膜方式为真空热蒸发沉积，所述高反射膜厚度为100-2000nm。

一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，其中：所述表面抛光处理可以是部分表面或全部表面抛光的工艺处理，所述表面抛光处理采用物理或化学抛光方式。

一种防止晶圆片衬底翘曲的反应腔体，其中：所述反应室侧壁表面和所述进气装置表面经过抛光处理后的表面粗糙度介于0.01um-1um之间。