[发明专利]用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置与方法

权利要求书

1.一种用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及其均匀性的装置，包含通过上表面设置的若干凹盘对应放置有若干外延片的托盘、设置在顶盖上方的一组非接触式、发光补偿的激光测试发光波长谱仪，以及设置在托盘下方的加热器，其中：

所述托盘沿径向设置有若干同心圆但半径递增的环状区域，所述若干外延片分布排列在该若干环状区域内；

所述一组非接触光学测试外延片发光波长测试仪沿径向排列在所述托盘上方，每个或相邻若干非接触式光学外延片发光波长测试仪，对应监测所述托盘上同一环状区域内的至少一个或多个外延片的发光波长；

所述加热器包含同心圆设置的一组环状排列、独立功率输入的多个加热元件，每一个或相邻若干个所述加热元件通过加热托盘，对应加热托盘上排列在同一环状区域上的若干外延片。

2.如权利要求1所述的用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中还包含与所述若干非接触式光学外延片发光波长测试仪连接的温度控制器；所述若干非接触式光学外延片发光波长测试仪分别将测得的外延片的发光波长反馈至所述温度控制器。

3.如权利要求1所述的用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中还包括与所述温度控制器连接并受其控制的若干功率输出装置；所述若干功率输出装置分别与所述若干个加热元件对应连接，通过独立调节每个加热元件的功率，实现对影响外延片发光波长的温度的控制。

4.如权利要求1所述用的于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中所述托盘上放置两英寸及以上尺寸的若干外延片时，同一环状区域内若干外延片，上方由至少一个所述非接触式光学外延片发光波长测试仪监测外延片的发光波长，下方主要由至少一个独立控制的所述加热元件加热。

5.如权利要求4所述的用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中所述托盘上放置两英寸或者以上的若干外延片时，同一环状区域内若干外延片，上方由至少两个所述非接触式光学外延片发光波长测试仪监测外延片的发光波长，下方主要由至少两个独立控制的所述加热元件加热。

6.如权利要求5所述的用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中所述托盘下方的加热器上设置有至少一个接触式热电偶温度计，将其直接测量获得的所述加热器的温度，作为加热器工作状态的监测点及外延片发光波长的参照点。

7.如权利要求1所述的用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的装置，其中还包括旋转装置；所述托盘底部设置有中心轴，其向下穿过所述加热器，与所述旋转装置配合连接，由旋转装置带动托盘旋转。

8.一种用于MOCVD系统中控制外延片发光波长及均匀性的方法，该方法是应用于权利要求1的装置，包含以下步骤：

步骤1：由径向设置的一组非接触式光学外延片发光波长测试仪中的一个或者相邻若干个，对应测量托盘上同一环状区域中多个外延片的发光波长，并反馈至温度控制器进行统计处理；

步骤2：由温度控制器根据设定的外延片的发光波长和实际发光波长的差异，并根据外延片发光波长与温度的关系，校正温度控制器的设定温度，驱动功率输出装置独立改变每个加热元件的功率；

步骤3：每个或相邻若干个可独立控制的加热元件通过加热托盘，使对应放置在上方环状区域内的外延片达到所设定的温度，并获得所要求的温度均匀性，以达到良好的波长一致性和均匀性。

9.如权利要求8所述的用于MOCVD系统中控制外延片波长及均匀性的方法，其中所述温度控制器中标定建立的初始数据，包含：所述托盘和外延片热量流失的温度参数；对应每个环状区域的所述加热元件的输出功率的温度系数，及其功率调节对其他环状区域外延片温度的影响参数；以及所述接触式热电偶温度计测得的加热器的温度，与所述非接触式光学外延片发光波长测试仪测得的外延片温度的关系参数。

10.如权利要求9所述的用于MOCVD系统中控制外延片温度及均匀性的方法，其中所述温度控制器将所述非接触式光学外延片发光波长测试仪分别测得的，同一个外延片或者多个外延片的外延片发光波长反馈数据，计算得到统计平均值；之后，所述温度控制器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的温度差异；以所述温度差异最小为目标，温度控制器驱动功率输出装置改变每个加热元件的输出功率，实现对托盘上单个外延片和相邻外延片之间的温度及均匀性的控制。