[发明专利]用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置与方法

权利要求书

1.一种用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，包含通过上表面设置的若干凹盘(11)对应放置有若干外延片(40)的托盘(10)、设置在所述托盘(10)上方的一组非接触、发光补偿的光学温度计(21)，以及设置在托盘(10)下方的加热器(30)，其特征在于，

所述托盘(10)沿径向设置有若干同圆心但半径递增的环状区域，所述若干外延片(40)分布排列在该若干环状区域内；

所述一组非接触光学温度计(21)沿径向排列在所述托盘(10)上方，每个或相邻若干个非接触光学温度计(21)，对应检测所述托盘(10)上同一环状区域内的至少一个或多个外延片(40)的温度；

所述加热器(30)包含同圆心设置的一组环状排列、独立功率输入的加热元件(31)，每个或相邻若干个所述加热元件(31)通过加热托盘(10)，主要对应加热托盘(10)上排列在同一环状区域上的若干外延片(40)。

2.如权利要求1所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，还包含与所述若干非接触光学温度计(21)连接的温度控制器(51)；所述若干非接触光学温度计(21)分别将测得的外延片(40)温度数据反馈至所述温度控制器(51)。

3.如权利要求2所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，还包含与所述温度控制器(51)连接并受其控制的若干功率输出装置(52)；所述若干功率输出装置(52)分别与所述若干个所述加热元件(31)对应连接，通过独立调节每个加热元件(31)的功率，实现外延片(40)的温度控制。

4.如权利要求3所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，所述托盘(10)上放置3英寸或以下的若干外延片(40)时，同一环状区域内若干外延片(40)，上方由至少一个所述非接触光学温度计(21)检测温度，下方主要由至少一个独立控制的所述加热元件(31)加热。

5.如权利要求3所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，所述托盘(10)上放置4英寸或以上的若干外延片(40)时，同一环状区域内若干外延片(40)，上方由至少两个所述非接触光学温度计(21)检测温度，下方主要由至少两个独立控制的所述加热元件(31)加热。

6.如权利要求1所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，所述托盘(10)下方的加热器(30)上设置有至少一个接触式热电偶温度计(22)，将其直接测量获得的所述加热器(30)的温度，作为加热器(30)工作状态的监测点及外延片(40)温度控制的参照点。

7.如权利要求1所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，还包含旋转装置(60)；所述托盘(10)底部设置有中心轴(12)，其向下穿过所述加热器(30)，与所述旋转装置(60)配合连接，由旋转装置(60)带动托盘(10)旋转。

8.一种用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1、由径向设置的一组非接触光学温度计(21)中的一个或相邻若干个，对应测量托盘(10)上同一环状区域中多个外延片(40)的温度，并反馈至温度控制器(51)进行统计处理；

步骤2、由温度控制器(51)根据设定的外延工艺温度和实际测量的温度，驱动功率输出装置(52)独立改变每个加热元件(31)的功率；

步骤3、每个或相邻若干个可独立控制的加热元件(31)通过加热托盘(10)，使对应放置在上方环状区域内的外延片(40)达到所设定的温度，并获得所要求的温度均匀性。

9.如权利要求8所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，所述温度控制器(51)中标定建立的初始数据，包含：所述托盘(10)和外延片(40)热量流失的温度参数；

对应每个环状区域的所述加热元件(31)的输出功率的温度参数，及其功率调节对其它环状区域外延片(40)温度的影响参数；

以及所述接触式热电偶温度计(22)测得的加热器(30)温度，与所述非接触光学温度计(21)测得的外延片(40)温度的关系参数。

10.如权利要求9所述用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的装置，其特征在于，所述温度控制器(51)将所述非接触光学温度计(21)分别测得的，同一个外延片(40)或多个外延片(40)的温度反馈数据，计算得到统计平均值；

之后，所述温度控制器(51)将所述统计平均值分别与外延工艺规定的温度相比较，根据获得的每个环状区域上若干外延片(40)的温度差异；以所述温度差异最小为目标，温度控制器(51)驱动功率输出装置(52)改变每个加热元件(31)的输出功率，实现对托盘(10)上单个外延片(40)和相邻外延片(40)之间的温度及均匀性的控制。