[实用新型]一种用于化学气相沉积工艺的反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制程设备，尤其是用于在诸如晶片之类的衬底上生长外延层的装置，具体地涉及一种用于化学气相沉积工艺的反应器。

背景技术

在半导体设备的制造过程中，通常需要使用一定的工艺程序来在固体衬底上形成薄膜层。沉积了薄膜层的衬底广泛使用于微处理器、光电器件、通讯设备以及其他的一些装置。用于在固体衬底上沉积薄膜层的工艺对于半导体工业尤为重要。例如在高温下将氮化镓(GaN)沉积到蓝宝石基片上，在沉积之后对涂层晶片进行众所周知的进一步加工，以形成半导体器件，例如激光器、晶体管、发光二极管(LED)以及多种其他器件。例如，在发光二极管的制造中，沉积在晶片上的膜薄层形成了二极管的有源元件。

在典型的化学汽相沉积过程中，通常，晶片的衬底在CVD反应器内被暴露在气体中。在晶片被加热并通常被旋转的同时，由气体运载的反应化学物以受控数量和受控速率被引到晶片上。通过将反应化学物放置在称为发泡器的装置中，然后使载带气体通过该发泡器，通常被称为前驱物的反应化学物被引入CVD反应器。载带气体获得前驱物分子以提供反应气体，该反应气体然后被输入CVD反应器的反应腔。前驱物通常由无机成分和有机成分组成，该无机成分随后在基片(例如Si、Y、Nb、Al2O3等等)表面形成外延层。通常，有机成分被用来使前驱物能够在发泡器中挥发。有机成分在加热至足够高的温度时容易分解。当反应气体到达加热了的晶片附近时，有机成分分解，在晶片表面以晶体外延层的形式沉积无机成分材料层。

CVD反应器有各种各样的设计，包括水平式反应器，该反应器中，晶片被安装成与流入的反应气体成一定角度；行星式旋转的水平式反应器，该反应器中，反应气体通过晶片；桶式反应器；以及垂直式反应器，该反应器中，当反应气体向下注入到晶片上时，晶片在反应腔里以相对较高的速度进行旋转。高速旋转的垂直式反应器为商业上最重要的CVD反应器之一。

例如，发明名称为“通过化学汽相沉积在晶片上生长外延层的无基座式反应器”的中国发明专利(中国专利号：01822507.1)提出了一种无基座式反应器，其包括反应腔、可旋转主轴、用于加热晶片的加热装置以及用来支撑品片和在沉积位置和装载位置之间传送晶片的晶片托架。其中，在装载位置，晶片托架和可旋转主轴分离，晶片可以被放置在晶片托架上用于随后传送到沉积位置。装载位置可以位于反应腔之内或者反应腔之外。装载位置位于反应腔之外更为适宜。可以有一个或多个这样的装载位置。并且在沉积位置，晶片托架被可分离地安装在反应腔内可旋转的主轴上，使放置在晶片托架上的晶片能够进行化学汽相沉积。在沉积位置，晶片托架与主轴直接接触更为适宜。同样，在沉积位置时，晶片托架被居中地安装在主轴上并且仅仅由主轴支撑更为适宜。极为可取的是，晶片托架通过摩擦力保持在主轴上，意味着在沉积位置不存在独立的、用来将晶片托架保持在主轴上的保持装置。然而，本发明的设备也可以在沉积位置包括独立的、用来保持晶片托架的保持装置。该独立的保持装置可以与可旋转主轴整体成形，或者与主轴和晶片托架均分开。

通过上述发明专利，实际上已经解决了在CVD反应器中永久性安装基座的技术问题。同时，在上述发明专利中，申请人认为其一定程度上解决了热损耗问题，但在实践中却发现上述发明专利尚未有效解决热损耗问题。简单地讲，在现有技术中，在CVD反应器中的加热均匀性、能量效率以及加热丝的寿命等问题仍然急需解决，这最终取决于加热效率问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于化学气相沉积工艺的反应器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于化学气相沉积工艺的反应器，其包括：一反应腔；具有设置在所述反应腔内的一顶端的一可旋转主轴；用于传送所述一个或多个晶片和对所述一个或多个晶片提供支撑的一晶片托架；所述晶片托架被居中地和可分离地安装在所述主轴的所述顶端上，传送所述晶片托架以装载或卸载所述一个或多个晶片；以及设置在所述晶片托架之下用于加热所述晶片托架的辐射加热元件，其用于发射辐射加热射线；其特征在于，所述晶片托架的下表面设置有一系列反射部，所述反射部可以对辐射加热射线进行多次反射。