一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺的製作方法
2023-05-04 15:57:06 3
一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，屬於材料製備加工領域。本發明改進了加熱式沉積臺的設計，在沉積臺臺面的內表面鍍覆了一層100nm的氧化鉻薄膜，利用氧化鉻0.8的黑體系數提高了沉積臺臺面接收熱輻射的效率。同時，對於密封在沉積臺內部的加熱體，其絕緣體支撐件被設計成陶瓷柱陣列，在不影響支撐功能的同時，提高了加熱體的散熱效率。這些改進使得這種新型的高溫加熱沉積臺的加熱效率與穩定性得以大幅提高，並可以在700℃～1000℃溫度段內持續穩定工作，填補了加熱式沉積臺在高溫段的技術缺口。
【專利說明】一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件材料製備技術，尤其是涉及一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，可應用於各種新型薄膜材料的製備。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積(Chemical vapor deposition,簡稱CVD)是一種廣泛應用於新型薄膜材料、尤其是半導體器件材料製備的材料製備方法。由於CVD製備材料時參與反應的氣體分子或者離子需要根據不同工藝沉積在一定溫度的基片上，因此一些CVD系統配備有可自行加熱基片的沉積臺。
[0003]在使用CVD系統製備材料時，高溫促使氣體之間發生反應是一個重要手段。一般加熱式沉積臺可以加熱基片至700°C左右，能夠滿足一部分材料製備所需的反應條件。然而很多材料例如一些氧化物薄膜的製備需要700°C~1000°C的反應溫度，這時一般的加熱式沉積臺難以滿足要求。這是因為沉積臺的加熱裝置通常由電阻式發熱器件供熱，實際應用過程中存在一系列問題。由於發熱體材料在高溫下容易發生形變，會引起加熱溫度的不均勻；而為發熱體加裝絕緣體支撐件來改善其高溫強度又會引起散熱問題，造成發熱體在高溫段容易自熔斷；另外發熱體與反應氣體接觸容易氧化腐蝕，沉積臺從發熱體獲得熱量的效率也不高。這些問題限制了加熱式沉積臺的應用價值，也使一般加熱時沉積臺難以在700°C~1000°C溫度段穩定工作。
[0004]針對CVD系統加熱式沉積臺的這些問題，國內外許多專家和技術人員提出了很多設計方案，以改善沉積臺的加熱效率與穩定性和提高溫度範圍。美國專利US8461490B2採用密封加熱裝置來保證發熱件的穩定性，並提高沉積臺邊緣的加熱功率使得整個沉積臺溫度均勻；歐洲專利EP1`359610B1使用兩種不同熱導率的材料複合構成沉積臺臺面，以降低垂直方向的溫度梯度，使加熱更均勻；美國專利US5911896採用兩塊陶瓷面板夾持發熱體的設計，一定程度上增強了了發熱體材料的高溫強度和穩定性；而美國專利US20070275178更是獨到地使用流動的甘油作為發熱體材料的散熱載體並幫助其避免氧化腐蝕。這些創新設計都對沉積臺的加熱效果和效率起到了積極的作用，但是可以實現的有效溫度並沒有超過800°C，而且穩定性仍然不理想。為實現更加高效穩定的沉積臺加熱，突破700°C~1000°C的缺口，為此，需要一種具有新的加熱裝置的沉積臺。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提出一種新型的高溫加熱沉積臺，進一步提高沉積臺的加熱效率和穩定性，並突破700°C~1000°C高溫加熱的技術缺口。
[0006]為了實現本發明的目的，提出以下技術方案:
一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述高溫加熱沉積臺包括沉積臺臺面2、沉積臺基座I和內部發熱裝置，其中，
沉積臺臺面2構成上層結構，沉積臺基座I支撐了整個沉積臺以及內部發熱裝置，所述沉積臺基座I和沉積臺臺面2構成封裝，將所述發熱裝置密封在內部；
所述內部發熱裝置包括發熱部件和支撐部件，所述發熱部件由發熱體電極3和發熱體5構成；所述支撐部件由發熱體支撐託盤4和陶瓷柱陣列8構成。對發熱體5形成支撐。
[0007]所述沉積臺臺面2的內表面鍍覆的一層氧化鉻鍍層9，成為熱輻射吸收面。
[0008]所述氧化鉻鍍層9為黑體系數0.8，IOOnm厚的氧化鉻薄膜。
[0009]所述發熱體5呈蛇形布局，兩端為發熱體電極3。
[0010]所述發熱體5為熔點為1400°C的鎳鉻合金Ni80Cr20。
[0011]所述發熱體支撐託盤4和陶瓷柱陣列8是由95瓷製成。
[0012]所述沉積臺臺面2和發熱體5表面分別設置沉積臺測溫電偶6和發熱體測溫電偶7，對沉積臺臺面2和發熱體5直接進行溫度監控。
[0013]所述沉積臺測溫電偶6為4-6個，分別均勻間隔設置在沉積臺臺面2的表面。
[0014]本發明的有益效果
(O沉積臺的發熱體不與反應氣體接觸，不容易氧化腐蝕；
(2)發熱體不易變形，散熱效率較高，加熱均勻；
(3)沉積臺臺面吸熱效率高，升溫快速、均勻；
(4)可在700°C~1000°C的高溫段持續穩定工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為高溫加熱沉積臺的正面示意圖；
圖2為高溫加熱沉積臺的俯視圖。
[0016]其中，
【權利要求】
1.一種用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述高溫加熱沉積臺包括沉積臺臺面(2)、沉積臺基座(1)和內部發熱裝置，其中，沉積臺臺面(2)構成上層結構，沉積臺基座(1)支撐了整個沉積臺以及內部發熱裝置，所述沉積臺基座(1)和沉積臺臺面(2)構成封裝，將所述發熱裝置密封在內部； 所述內部發熱裝置包括發熱部件和支撐部件，所述發熱部件由發熱體電極(3)和發熱體(5)構成；所述支撐部件由發熱體支撐託盤(4)和陶瓷柱陣列(8)構成，對發熱體(5)形成支撐。
2.如權利要求1所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述沉積臺臺面(2)的內表面鍍覆的一層氧化鉻鍍層(9)，成為熱輻射吸收面。
3.如權利要求2所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述氧化鉻鍍層(9)為黑體系數0.8，厚度IOOnm的氧化鉻薄膜。
4.如權利要求3所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述發熱體(5 )呈蛇形布局，兩端為發熱體電極(3 )。
5.如權利要求4所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述發熱體(5)為熔點為1400°C的鎳鉻合金Ni80Cr20。
6.如權利要求5所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述發熱體支撐託盤(4)和陶瓷柱陣列(8)是由(9) (5)瓷製成。
7.如權利要求6所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述沉積臺臺面(2)和發熱體(5)表 面分別設置沉積臺測溫電偶(6)和發熱體測溫電偶(7)，對沉積臺臺面(2 )和發熱體(5 )直接進行溫度監控。
8.如權利要求7所述的用於化學氣相沉積的高溫加熱沉積臺，其特徵在於:所述沉積臺測溫電偶(6 )為4-6個，分別均勻間隔設置在沉積臺臺面(2 )的表面。
【文檔編號】C23C16/46GK103556131SQ201310547569
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】陳良賢, 彭建, 施戈 申請人:北京泰科諾科技有限公司