[发明专利]一种用于MOCVD反应器的晶片载盘及MOCVD反应器

说明书

技术领域

本发明涉及金属有机物化学气相沉积设备领域，具体为一种用于MOCVD反应器的晶片载盘及MOCVD反应器。

背景技术

MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）设备，即金属有机物化学气相沉积设备，是一种集计算流体力学、热力传导、系统集成控制、化合物生长等各学科于一体的高科技、新技术高度集中的设备，是半导体产业中的关键性设备。

晶片载盘与加热装置是MOCVD反应室中的核心组成部分，直接决定各晶片之间及晶片内部各点之间的温度均匀性。众所周知，温度场是决定沉积薄膜质量的决定性因素，因此，性能优秀的晶片载盘与加热装置是MOCVD整机性能良好的重要基础。

目前一种普遍采用的加热方式是辐射加热，使用此结构反应室的典型结构如图1所示。加热装置位于晶片载盘下方，依靠加热装置的热辐射使晶片载盘升温。为了便于控制目前一般还对加热装置进行分区，如分为内、中、外三区，如专利CN101857952A所采用的分区方式，也有将整个加热区域分为若干扇形区域的分区方式，如专利CN201020284745.2中所采用的分区方式。但是，从实际应用的情况来看，使用内、中、外三分区的分区方式效果也比较好，应用较广。但是目前广泛使用的晶片载盘及加热装置存在以下问题：

1、加热装置外圈部分表面电负荷过重。晶片载盘边缘区域除与晶片载盘其他区域相同的上表面散热外，其侧面也存在辐射散热，特别是工艺尾气从晶片载盘边缘区域流过，会带走热量，因此为晶片载盘外圈加热所需的功率比较大，但是为了尽可能的扩大晶片载盘表面温度均匀区域的宽度，外圈的尺寸反而较小，所以加热装置外圈部分表面电负荷非常大，不利于在晶片载盘边缘区域获得工艺所需要的高温。

2、如上所述，虽然加热装置外圈采用了尺寸较小的加热装置，但是其还是占用了与晶片载盘平行平面上的空间，限制了加热装置中圈加热体的加热区域，由于中圈加热区域对应的晶片载盘面积即是晶片载盘上温度均匀的区域，因此对中圈加热体加热区域的限制即是对晶片载盘上表面温度均匀区域面积的限制，不利于最大限度利用载片盘表面的面积。

针对上述情况，本发明拟提供一种充分考虑载片盘边沿部分热场的特殊性，设计一种新颖的晶片载盘及相应的加热装置，尽可能的提高晶片载盘表面温度均匀区域的面积，以提高晶片载盘上表面的面积利用率。

发明内容

为了克服现有的晶片载盘上表面周缘区域温度不均匀，不能最大限度利用载片盘上表面面积的不足，本发明旨在提供一种用于MOCVD反应器的晶片载盘及MOCVD反应器，该晶片载盘及加热装置充分考虑晶片载盘边沿热场，从而能够将晶片载盘的边缘区域也利用起来，提高了晶片载盘的利用率，在其他设计不变的情况下提高了MOCVD单批次产量，提升了设备性能。并且本发明中的结构能够更好的防止反应物扩散进入加热装置区域，从而能够对加热装置进行更好的保护。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于MOCVD反应器的晶片载盘，包括晶片载盘本体，其结构特点是，所述晶片载盘本体的上表面开有用于放置晶片的凹槽，该晶片载盘本体的下表面周缘向下延伸形成环形凸起，使整个晶片载盘呈倒桶状。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

进一步地，所述环形凸起的纵截面形状为矩形或梯形。

根据本发明的实施例，所述晶片载盘由石墨压制烧结而成，该晶片载盘的表面设有保护薄膜，可以对晶片载盘起到保护作用。更进一步地，所述保护薄膜为SiC薄膜或TiC薄膜。

本发明还提供了一种MOCVD反应器，其包括装在旋转轴上的晶片载盘，位于晶片载盘上方的气体分布装置，位于晶片载盘下方的加热装置；其特征在于，所述晶片载盘为上述的用于MOCVD反应器的晶片载盘。

为了均匀地对晶片载盘上的晶片加热，所述加热装置为设置在旋转轴与晶片载盘的环形凸起之间的呈筒状竖向布置的内圈加热体、呈Ω形水平布置的中圈加热体和呈筒状竖向布置的外圈加热体，晶片载盘表面的晶片排布从靠近晶片载盘边缘的位置开始，以尽可能的提高晶片载盘表面面积的利用率。所述加热装置的内圈主要起阻止载片盘中间区域的热量通过旋转轴流失，以保证晶片载盘中间区域的温度满足工艺需求。所述加热装置的外圈主要起维持晶片载盘边缘部分温度的作用，其需要补偿晶片载盘边缘由于热对流及额外辐射所损耗的热量。由此，可以最大限度地利用晶片载盘的载片空间，提高单次载片效率。