[发明专利]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，特别是涉及一种用于制备半导体薄膜的加热装置。

技术背景

现今制备半导体薄膜的电磁加热式MOCVD，采用将衬底放置在石墨基座上，线 圈绕于反应室器壁之外，石墨基座由于电磁感应产生的热经热传导至衬底，使反应气 体在加热的衬底上发生化学反应，反应产物在衬底上淀积生长成半导体薄膜，衬底温 度分布的均匀性直接关系到薄膜的厚度均匀性和质量，因而这种设备对衬底温度的均 匀性要求很高。但由于集肤效应的存在，使得基座及衬底表面的温度分布很不均匀， 边缘附近高而中间附近低，从而影响了薄膜的质量。目前国内外对这方面的研究还很 少，相关的研究主要有以下三种：

罗小兵、詹少彬、徐天明等人采用特殊的线圈空间分布，这种结构虽可以获得较 均匀的衬底表面温度分布，但对线圈的空间布置要求极高，参见文献罗小兵、詹少 彬、徐天明等“MOCVD加热方式对比研究”，第十届全国MOCVD学术会议论文集 pp.114-118。

Berkman et al.设计的加热器，该加热器包括一个空心截断金字塔形的常规石墨基 座，多个衬底片放在中空的锥体的表面，即热盾上，能一次同时对多个衬底片加热， 但由于锥面的倾斜，会使得各衬底片由上到下的温度分布不一，参见US Patent 3980854-Graphite susceptor structure for inductively heating semiconductor wafers US Patent Issued on September 14，1976。

吕惠宾、周岳亮、崔大复等人提出的直接将石墨制成长方体条或圆管形加热器， 然后在两端引入电极，通入电流而使加热器加热，参见专利号94246584.9。这种加热 装置，虽能使表面加热均匀，但由于电极将加热器与电源联为一体，使得加热器在旋 转方面受到制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁加热装置，以克服感应加热物体由于集肤效应使 得发热体表面的温度分布不均匀性，且不易操作和控制的问题，保证发热体的正常旋 转，提高薄膜的质量。

为实现上述目的，本发明的电磁加热装置包括：发热体和线圈，线圈缠绕在发热 体的外部，其中发热体上开有环形槽(6)，以改变发热体的热传导方向。

所述的发热体由上发热体和下发热体两部分组合而成，且上发热体的高度小于下 发热体的高度。

所述的环形槽的位置位于下发热体的上端面，该环形槽根据发热体的直径大小设 为一个或多个。

所述的环形槽(6)的形状为矩形旋转体形槽，或梯形旋转体形槽，或三角形旋 转体形槽。

本发明由于采用在发热体上开有环形槽的结构，使发热体因感应产生的热量主要 分成两部分，一部分位于槽的上方的上发热体侧面边缘附近，其中的热量可直接对发 热体上表面的边缘附近进行加热；另一部分位于下发热体槽的下方侧面边缘附近，其 中的热量由于槽的阻断改变传导方向，即绕过槽而传至发热体的中心附近，提高了发 热体上表面温度分布的均匀性，使被加热衬底受热更均匀，提高了淀积薄膜的质量。 仿真结构表明，衬底温度分布标准差由开槽前的21℃降到1.7℃。

附图说明

图1是本发明的整体结构的轴截面示意图；

图2a是本发明发热体的内部结构轴截面示意图；

图2b是本发明发热体上的环形槽分布示意图；

图3a是本发明发热体上的矩形旋转体形槽示意图；

图3b是本发明发热体上的梯形旋转体形槽示意图；

图3c是本发明发热体上的三角形旋转体形槽示意图；

图4是本发明发热体开有5个槽的结构示意图；

图5是本发明的仿真结果图。

具体实施方式