一种用于外延生长的反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于外延生长的反应装置，包括：反应器、石英腔、感应加热装置与进出气装置，所述感应加热装置包括感应加热线圈，所述感应加热线圈缠绕于石英腔外部，所述反应器设置于石英腔内部，所述进出气装置与所述反应器连接，本发明专利技术中感应加热线圈缠绕于石英腔外部，通过感应加热内部的石墨零部件为CVD反应提供热源，上半月保温层和下半月保温层合抱为圆管为内部的零部件保温。本发明专利技术解决了目前缺乏专用于外延生长的反应装置的问题。缺乏专用于外延生长的反应装置的问题。缺乏专用于外延生长的反应装置的问题。

A reaction device for epitaxial growth

【技术实现步骤摘要】
一种用于外延生长的反应装置


[0001]本专利技术涉及半导体外延生长设备
，特别涉及一种用于外延生长的反应装置。

技术介绍

[0002]化学气相沉积(CVD)技术是一种新型的材料制备方法，它可以用于制备各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维、半导体及金刚石薄膜等多种类型的材料，广泛应用于宇航工业上的特殊复合材料、原子反应堆材料、刀具材料、耐热耐磨耐腐蚀及生物医用材料等领域。同传统材料制备技术相比，CVD技术具有以下优点：(1)可以在远低于材料熔点的温度进行材料合成；(2)可以控制合成材料的元素组成、晶体结构、微观形貌(粉末状、纤维状、枝状、管状、块状等)；(3)不需要烧结助剂，可以高纯度合成高密度材料；(4)可以实现材料结构微米级、亚微米级甚至纳米级控制；(5)能够进行复杂形状结构件及图层的制备；(6)能够制备梯度复合材料及梯度涂层和多层涂层；(7)能够进行亚稳态物质及新材料的合成。目前，CVD已成为大规模集成电路的铁电材料、绝缘材料、磁性材料、光电子材料、高温热结构陶瓷基复合材料及纳米粉体材料不可或缺的制备技术。
[0003]化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)是借助空间气相化学反应在衬底表面沉积固态薄膜的工艺技术，由于温度低、易控制、薄膜均匀性好，已经成为外延生长的普遍采用的技术。目前缺乏专用于外延生长的反应装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种用于外延生长的反应装置，用以解决
技术介绍
提出的目前缺乏专用于外延生长的反应装置的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种用于外延生长的反应装置，包括：反应器、石英腔、感应加热装置与进出气装置，所述感应加热装置包括感应加热线圈，所述感应加热线圈缠绕于石英腔外部，所述反应器设置于石英腔内部，所述进出气装置与所述反应器连接。
[0006]优选的，所述反应器包括：上半月保温层、下半月保温层、上半月加热器、下半月加热器、支撑板、上游进气保温层、下游出气保温层、上游左保护板、上游右保护板、下游左导向板、下游右导向板、下游保护板、动力盘、行星托盘、晶片托盘；
[0007]所述上半月保温层和下半月保温层纵向截面均为半圆弧形，所述上半月保温层和下半月保温层连接后构成纵向截面为圆形的管状结构，所述圆形的管状结构上游端设置上游进气保温层，所述圆形的管状结构下游端设置下游出气保温层；
[0008]所述上半月加热器和下半月加热器分别设置于上半月保温层和下半月保温层内侧，所述上半月加热器靠近上半月保温层的一面纵向截面为半圆弧形，所述上半月加热器远离上半月保温层的一面纵向截面为平面，所述上半月加热器中部中空；
[0009]所述下半月加热器靠近下半月保温层的一面纵向截面为半圆弧形，所述下半月加
热器远离下半月保温层的一面纵向截面为平面，所述下半月加热器中部中空，在下半月加热器的平面下端面设置有动力气道，所述动力气道自下端面左侧延伸至中部靠右位置；
[0010]所述下半月加热器的平面上端面中央位置设置有圆形动力盘凹坑，所述下半月加热器的平面上端面位于圆形动力盘凹坑周围设置若干圆形行星托盘凹坑，圆形动力盘凹坑的外缘与圆形行星托盘凹坑的外缘相交，圆形动力盘凹坑的几何中心设置一个动力盘中心柱，圆形行星托盘凹坑的几何中心设置行星托盘支撑柱，所述动力盘中心柱用于连接动力盘，所述行星托盘支撑柱用于连接行星托盘，所述行星托盘上设置晶片托盘；
[0011]所述支撑板设置于上半月加热器的平面下端面、下半月加热器的平面上端面之间，上半月加热器的平面下端面、下半月加热器的平面上端面和两侧的支撑板形成四方形反应室；
[0012]所述下半月加热器的平面上端面设置上游左保护板、上游右保护板、下游左导向板、下游右导向板、下游保护板，所述上游左保护板右下方、上游右保护板右上方、下游保护板左侧设置缺口，所述缺口外形匹配下半月加热器的平面上端面的圆形动力盘凹坑和圆形行星托盘凹坑，下游保护板两侧设有下游左导向板和下游右导向板，板面高度低于行星托盘；
[0013]所述动力盘边缘为第一齿轮，所述行星托盘边缘为第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合。
[0014]优选的，所述进出气装置包括：第一导流接口、第二导流接口、第一保护气进气管、第二保护气进气管、动力气道、工艺气体出口、第一保护气出气管和第二保护气出气管；
[0015]所述反应室的入口对接第二导流接口，第二导流接口对接第一导流接口；
[0016]所述上游进气保温层设置：第一保护气进气管、第二保护气进气管、第一导流接口、红外测温条形孔和动力气道的通孔；
[0017]所述下游出气保温层设置：工艺气体出口、第一保护气出气管和第二保护气出气管的通孔；
[0018]所述动力盘上还以动力盘中心柱为中心，设置两个对称的动力气孔，动力气孔为与平面呈斜角的通孔，动力气孔贯穿动力盘中心柱上下平面，所述动力气孔连接上端面的动力盘凹坑与动力气道。
[0019]优选的，在上半月加热器的平面上端面设置有红外测温条形孔，所述红外测温条形孔自上端面左侧延伸至中部。
[0020]优选的，所述动力盘底部设置有数条围绕中心的第一凹槽，第一凹槽呈螺旋状排布，第一凹槽的宽度从边缘往中心逐渐变窄，第一凹槽的深度从边缘往中心逐渐加深，所述动力盘底部底部中央设置第一圆柱形凹洞，第一圆柱形凹洞尺寸与动力盘中心柱匹配；
[0021]所述行星托盘底部中央设置第二圆柱形凹洞，第二圆柱形凹洞尺寸与行星托盘支撑柱匹配，行星托盘上部设置有圆形凹槽，所述圆形凹槽尺寸与晶片托盘底部的圆形凸台匹配，所述晶片托盘的上部设置圆形凹坑放置需要CVD的晶片。
[0022]优选的，所述下游保护板右侧具有长条状的把手，把手从下游出气保温层中间的工艺气体出口通孔延伸至反应器外；
[0023]所述进出气装置通入的保护气体和动力气体为氢气、氩气或者氦气其中的一种或者多种的混合物；
[0024]所述第一导流接口和第二导流接口均为筒状结构，所述筒状结构为腰形状或长方形状，所述筒状结构中空，所述筒状结构两端具有内凹或外凸结构。
[0025]优选的，所述上半月加热器、下半月加热器、上游左保护板、上游右保护板、下游左导向板、下游右导向板、下游保护板、动力盘、行星托盘、晶片托盘与进出气装置由石墨制成；
[0026]其中上半月加热器平面下端面、下半月加热器平面上端面、上游左保护板、上游右保护板、下游左导向板、下游右导向板、下游保护板、动力盘、行星托盘、晶片托盘与进出气装置，表面涂覆一层石墨烯或SiC或TaC或NbC或其它合金；
[0027]其中所述上半月保温层、下半月保温层、上游进气保温层、下游出气保温层由石墨纤维制成，表面涂覆一层石墨烯或SiC或TaC涂层；
[0028]其中所述支撑板由SiC制成。
[0029]优选的，所述第一导流接口上螺纹连接有第一辅助装置，所述第一辅助装置用于调节进入所述第一导流接口的工艺气体的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，包括：反应器(1)、石英腔(2)、感应加热装置与进出气装置(4)，所述感应加热装置包括感应加热线圈(3)，所述感应加热线圈(3)缠绕于石英腔(2)外部，所述反应器(1)设置于石英腔(2)内部，所述进出气装置(4)与所述反应器(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述反应器(1)包括：上半月保温层(101)、下半月保温层(102)、上半月加热器(103)、下半月加热器(104)、支撑板(105)、上游进气保温层(106)、下游出气保温层(107)、上游左保护板(108)、上游右保护板(109)、下游左导向板(110)、下游右导向板(111)、下游保护板(112)、动力盘(113)、行星托盘(114)、晶片托盘(115)；所述上半月保温层(101)和下半月保温层(102)纵向截面均为半圆弧形，所述上半月保温层(101)和下半月保温层(102)连接后构成纵向截面为圆形的管状结构，所述圆形的管状结构上游端设置上游进气保温层(106)，所述圆形的管状结构下游端设置下游出气保温层(107)；所述上半月加热器(103)和下半月加热器(104)分别设置于上半月保温层(101)和下半月保温层(102)内侧，所述上半月加热器(103)靠近上半月保温层(101)的一面纵向截面为半圆弧形，所述上半月加热器(103)远离上半月保温层(101)的一面纵向截面为平面，所述上半月加热器(103)中部中空；所述下半月加热器(104)靠近下半月保温层(102)的一面纵向截面为半圆弧形，所述下半月加热器(104)远离下半月保温层(102)的一面纵向截面为平面，所述下半月加热器(104)中部中空，在下半月加热器(104)的平面下端面设置有动力气道(405)，所述动力气道(405)自下端面左侧延伸至中部靠右位置；所述下半月加热器(104)的平面上端面中央位置设置有圆形动力盘(113)凹坑，所述下半月加热器(104)的平面上端面位于圆形动力盘(113)凹坑周围设置若干圆形行星托盘(114)凹坑，圆形动力盘(113)凹坑的外缘与圆形行星托盘(114)凹坑的外缘相交，圆形动力盘(113)凹坑的几何中心设置一个动力盘(113)中心柱，圆形行星托盘(114)凹坑的几何中心设置行星托盘(114)支撑柱，所述动力盘(113)中心柱用于连接动力盘(113)，所述行星托盘(114)支撑柱用于连接行星托盘(114)，所述行星托盘(114)上设置晶片托盘(115)；所述支撑板(105)设置于上半月加热器(103)的平面下端面、下半月加热器(104)的平面上端面之间，上半月加热器(103)的平面下端面、下半月加热器(104)的平面上端面和两侧的支撑板(105)形成四方形反应室；所述下半月加热器(104)的平面上端面设置上游左保护板(108)、上游右保护板(109)、下游左导向板(110)、下游右导向板(111)、下游保护板(112)，所述上游左保护板(108)右下方、上游右保护板(109)右上方、下游保护板(112)左侧设置缺口，所述缺口外形匹配下半月加热器(104)的平面上端面的圆形动力盘(113)凹坑和圆形行星托盘(114)凹坑，下游保护板(112)两侧设有下游左导向板(110)和下游右导向板(111)，板面高度低于行星托盘(114)；所述动力盘(113)边缘为第一齿轮(5001)，所述行星托盘(114)边缘为第二齿轮(5003)，所述第一齿轮(5001)与第二齿轮(5003)啮合。3.根据权利要求2所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述进出气装置
(4)包括：第一导流接口(401)、第二导流接口(402)、第一保护气进气管(403)、第二保护气进气管(404)、动力气道(405)、工艺气体出口(406)、第一保护气出气管(407)和第二保护气出气管(408)；所述反应室的入口对接第二导流接口(402)，第二导流接口(402)对接第一导流接口(401)；所述上游进气保温层(106)设置：第一保护气进气管(403)、第二保护气进气管(404)、第一导流接口(401)、红外测温条形孔(116)和动力气道(405)的通孔；所述下游出气保温层(107)设置：工艺气体出口(406)、第一保护气出气管(407)和第二保护气出气管(408)的通孔；所述动力盘(113)上还以动力盘(113)中心柱为中心，设置两个对称的动力气孔(119)，动力气孔(119)为与平面呈斜角的通孔，动力气孔(119)贯穿动力盘(113)中心柱上下平面，所述动力气孔(119)连接上端面的动力盘(113)凹坑与动力气道(405)。4.根据权利要求2所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，在上半月加热器(103)的平面上端面设置有红外测温条形孔(116)，所述红外测温条形孔(116)自上端面左侧延伸至中部。5.根据权利要求2所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述动力盘(113)底部设置有数条围绕中心的第一凹槽(120)，第一凹槽(120)呈螺旋状排布，第一凹槽(120)的宽度从边缘往中心逐渐变窄，第一凹槽(120)的深度从边缘往中心逐渐加深，所述动力盘(113)底部底部中央设置第一圆柱形凹洞，第一圆柱形凹洞尺寸与动力盘(113)中心柱匹配；所述行星托盘(114)底部中央设置第二圆柱形凹洞，第二圆柱形凹洞尺寸与行星托盘(114)支撑柱匹配，行星托盘(114)上部设置有圆形凹槽，所述圆形凹槽尺寸与晶片托盘(115)底部的圆形凸台匹配，所述晶片托盘(115)的上部设置圆形凹坑放置需要CVD的晶片。6.根据权利要求3所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述下游保护板(112)右侧具有长条状的把手，把手从下游出气保温层(107)中间的工艺气体出口(406)通孔延伸至反应器(1)外；所述进出气装置(4)通入的保护气体和动力气体为氢气、氩气或者氦气其中的一种或者多种的混合物；所述第一导流接口(401)和第二导流接口(402)均为筒状结构，所述筒状结构为腰形状或长方形状，所述筒状结构中空，所述筒状结构两端具有内凹或外凸结构。7.根据权利要求3所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述上半月加热器(103)、下半月加热器(104)、上游左保护板(108)、上游右保护板(109)、下游左导向板(110)、下游右导向板(111)、下游保护板(112)、动力盘(113)、行星托盘(114)、晶片托盘(115)与进出气装置(4)由石墨制成；其中上半月加热器(103)平面下端面、下半月加热器(104)平面上端面、上游左保护板(108)、上游右保护板(109)、下游左导向板(110)、下游右导向板(111)、下游保护板(112)、动力盘(113)、行星托盘(114)、晶片托盘(115)与进出气装置(4)，表面涂覆一层石墨烯或SiC或TaC或NbC或其它合金；其中所述上半月保温层(101)、下半月保温层(102)、上游进气保温层(106)、下游出气
保温层(107)由石墨纤维制成，表面涂覆一层石墨烯或SiC或TaC涂层；其中所述支撑板(105)由SiC制成。8.根据权利要求3所述的一种用于外延生长的反应装置，其特征在于，所述第一导流接口(401)上螺纹连接有第一辅助装置(5)，所述第一辅助装置(5)用于调节进入所述第一导流接口(401)的工艺气体的流量，同时对所述工艺气体内含有的杂质进行过滤；所述第一辅助装置(5)包括筒体(50...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋彪，朱佰喜，薛抗美，蒋旭霞，杨伟锋，
申请(专利权)人：广州志橙半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：