[发明专利]用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置。

背景技术

目前金属有机化学气相淀积（MOCVD）技术淀积半导体薄膜，是目前制备半导体薄膜的最常用的方法之一。生长时，其衬底温度分布的均匀性是影响所生长薄膜质量优劣的重要因素，在电磁加式MOCVD反应室中，由于感生电流的集肤效应，使得基座温度分布不均匀，从而导致衬底温度分布的不均匀。特别是当衬底尺寸较大时（如直径达六英寸以上的衬底），这种现象尤为突出。目前，对于该问题的研究还相对较少，相关研究如下：

H. Hanawa等提出了一种多区域感应加热方式，其主要方法是对不同加热区域的线圈施加不同的电功率，目的是提高晶片温度分布的均匀性，参见Muti-zone induction heating for improved temperature uniformity in MOCVD and HVPE chambers. United States Patent, 2011, Pub. No.: US 2011/0259879A1.但这种结构控制复杂，成本较高。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，它大大提高了被加热衬底温度分布的均匀性。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，包括

圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈，所述基座包括上下相扣合的感应产热传热基座和传热基座，感应产热传热基座位于传热基座下方，所述感应产热传热基座上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座的下表面与感应产热传热基座的上表面相配合并贴合在一起，传热基座的上表面和感应产热传热基座下表面为相平行的平面，感应产热传热基座的热导率高于传热基座的热导率。

上述传热基座边缘嵌入有圆环形的感应产热传热圈体，感应产热传热圈体的热导率高于传热基座的热导率。

上述感应产热传热基座的纵剖面由以轴心线为对称轴左右对称的两部分剖面组成，每部分剖面的顶部边缘线分成高低不同的若干段。

上述感应产热传热基座、传热基座和感应产热传热圈体的外表面均镀有碳化硅层。

上述传热基座顶部设置有圆形的衬底卡槽。

上述感应产热传热基座采用石墨基座，所述传热基座采用氧化铝基座，感应产热传热圈体采用石墨圈体。

本发明的有益效果是：本发明采用组合式基座，从而调节由基座产生的热量在基座各方向上的热传导速率，并调节衬底边缘的温度，使衬底的温度分布均匀性提高。在相同条件下，衬底温度分布均匀性比传统单一的感应产热传热基座提高约92%。

附图说明

图1是本发明整体的纵剖面结构示意图。

图2是本发明立体结构示意图。

图3是本发明的石墨基座的纵剖面结构示意图。

图4是本发明与传统加热效果对比图。

其中：1感应产热传热基座，2传热基座，3感应产热传热圈体，4电磁线圈，5衬底卡槽。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的一种用于MOCVD反应室的组合基座式电磁加热装置，包括圆柱形基座和设置在基座底部下方的电磁线圈4，与传统的单一感应产热传热基座相比，本发明采用组合式基座。具体结构为，本发明的基座包括上下相扣合的感应产热传热基座1和传热基座2。其中感应产热传热基座1是电和热的良导体，既导电又导热，能够在电磁线圈加热的情况下产生热量并能够传导热量，而传热基座2电的绝缘体，只导热不导电也不能产生热量，仅是能够传导热量，并且传热基座2热导率小于感应产热传热基座1的热导率。

感应产热传热基座1位于传热基座2下方，感应产热传热基座1上表面中心和边缘之间设置有向下的圆环形凹槽，传热基座2的下表面与感应产热传热基座1的上表面相配合并贴合在一起，传热基座2的上表面和感应产热传热基座1下表面为相平行的平面。感应产热传热基座1和传热基座2共同组合成一个圆柱状的基座。

由于电磁线圈4加热过程中，感应产热传热基座1受热并不均匀，因此根据受热的特性，结合感应产热传热基座1和传热基座2的导热特点，设计出感应产热传热基座1和传热基座2相接界面不是水平的，而是各处的厚度不一，从而调节由感应产热传热基座1产生的热量在基座各方向上的热传导速率，最终达到顶部衬底受热均匀的目的。