[发明专利]腔室组件和具有它的金属有机化合物化学气相沉积设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种腔室组件和具有它的金属有机化合物化学气相沉积设备。

背景技术

金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD：Metal-organic Chemical Vapor Deposition)设备是生产LED外延片的关键设备。MOCVD设备的原理是，有机金属气体进入反应腔中，通过高温衬底片表面时发生高温化学反应，并在衬底的表面沉积薄膜。通过调整工艺气体和工艺时间，利用MOCVD设备可以在LED衬底片上沉积各种薄膜，包括决定LED发光性能的多量子阱结构。在沉积多量子阱的工艺过程中，为了保证薄膜的均匀性，一般对衬底表面的温度均匀性要求极高。

MOCVD设备的工艺时间一般较长，大约5-6个小时才能完成一个完整的工艺过程。为了提高MOCVD设备的生产效率，本行业当前有采用多层小托盘垂直排列的方式，如图4所示，在反应腔3’的外壁上绕设有感应线圈1’。多层托盘2’垂直排列在反应腔3’内。托盘2’和感应线圈1’产生的磁力线M’直交，由于感应线圈1’产生的随时间变化的磁场会在托盘2’的表面诱导感应电流，从而达到加热托盘2’的效果。

然而，由于托盘和磁力线直交，使得磁力线在通过一层托盘之后且到达下一层托盘之前，会通过一段大气(或者真空)的部分，这样会降低感应加热效率，增加设备使用成本，也不利于在托盘内部形成均匀的温度分布。由于MOCVD的工艺对温度的均匀性要求很高，上述的缺点很可能对工艺的均匀性造成影响，从而影响产品的质量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种加热效率高的腔室组件。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述腔室组件的金属有机化合物化学气相沉积设备。

为了实现上述目的，根据本发明一个方面的实施例的腔室组件，包括：腔室外筒，所述腔室外筒内限定有用作反应腔的外筒腔；感应线圈，所述感应线圈环绕所述腔室外筒设置；和石墨套筒，所述石墨套筒套设在所述腔室外筒的外筒腔内。

根据本发明实施例的腔室组件，通过在托盘与感应线圈之间设置石墨套筒，石墨套筒比托盘更靠近感应线圈，因此石墨套筒在托盘之前被感应线圈感应加热，从而石墨套筒可在托盘的周围形成一个热壁，进而使得托盘非常易被加热和保温，提高了感应加热效率。

另外，根据本发明实施例的腔室组件还具有如下附加技术特征：

所述腔室组件还包括腔室内筒，所述腔室内筒内限定有用作反应腔的内筒腔，所述腔室内筒套设在所述腔室外筒的外筒腔内以在所述腔室内筒与所述腔室外筒之间限定出环形空间，其中所述石墨套筒设在所述环形空间内。

根据本发明实施例的腔室组件，通过设置腔室内筒，可对石墨套筒进行密封同时将石墨套筒与反应腔内的工艺气体隔绝，防止石墨套筒在工艺气体或空气中被氧化。

在本发明的一个实施例中，所述腔室组件还包括冷却装置，所述冷却装置设在所述环形空间内用于冷却所述石墨套筒。

可选地，所述石墨套筒包括多段子石墨套筒，所述多段子石墨套筒沿所述腔室外筒的轴向彼此间隔设置在所述环形空间内，以调节多层托盘之间的温度均匀性

具体地，所述冷却装置包括多段子冷却装置，所述多段子冷却装置分别与所述多段子石墨套筒对应以独立地冷却所述多段子石墨套筒从而独立地控制所述多段子石墨套筒的温度。

根据本发明实施例的腔室组件，利用分别独立冷却多段子石墨套筒的多个子冷却装置，可以分别调节多段子石墨套筒的温度，从而可以使多层托盘沿着腔室外筒的轴向方向温度均匀。

可选地，所述石墨套筒包括三段子石墨套筒。由此，将多层托盘的温度场分成了上、中、下三段并进行分别调节，进而可使得多层托盘沿着腔室外筒的轴向方向温度均匀。

所述腔室外筒、所述腔室内筒和所述石墨套筒同轴。

所述腔室组件还包括充气装置和排气装置，其中所述充气装置设在所述环形空间内用于向所述环形空间内充入惰性气体，且所述排气装置设在所述环形空间内用于将惰性气体从所述环形空间内排出。

根据本发明实施例的腔室组件，通过设置充气装置和排气装置，可防止石墨套筒在空气或工艺气体中被氧化，进而增加了腔室组件的寿命。

所述腔室外筒和所述腔室内筒由石英材料制成。