專利名稱：一種用于mocvd設備的加熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及制備半導體薄膜的技術，尤其涉及一種用于MOCVD設備的加熱器。
背景技術：
金屬有機化合物化學氣相沉積(Metal-organicChemical Vapor DePosition,簡稱M0CVD)是制備化合物半導體薄膜的一項關鍵技術。MOCVD設備主要包括氣路系統、加熱系統、反應室和檢測及控制系統等幾個部分。其中加熱系統主要是對反應發生的襯底進行加熱，提供反應所需要的溫度，必須滿足加熱均勻，升溫降溫速度快，溫度穩定時間短等要求。現有加熱器存在以下不足和缺陷
I.加熱底座高溫抗蠕變性能較差。加熱底座工作時間長、溫度高，容易氧化以及變形， 并無法使用在氧化性氣氛中。2.溫場均勻性較差。對于生產型MOCVD來說基本上都是6片以上的多片機，需要加熱的面積更大，如果溫度梯度很大的話，外延片生長的質量將受到很大的影響。3.加熱精度控制低，控溫方式不合理。4.加熱爐體材料成本高。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術存在的缺陷，提供一種用于MOCVD設備的加熱器。本發明采用以下技術方案是，設計一種用于MOCVD設備的加熱器，包括圓盤狀爐體和設于該爐體上的加熱體，所述的爐體分成內圈、中圈和外圈三個區域，這三個區域分別設置有三組加熱體，每組加熱體由單獨的加熱電源控制器進行控制。每組加熱體的電極通過可控硅調功器與變壓器和電源連接，每組加熱體上設置有熱偶溫控表，該熱偶溫度表將溫度信號通過觸發器傳遞給可控硅調功器，通過可控硅調功器對電壓、電流和功率進行精確控制。所述的爐體材料采用鐵鉻鋁合金。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
1.用鐵鉻鋁合金作為加熱爐體，正常工藝時，加熱體的蠕變量非常小，且表面形成了一層致密堅硬的抗氧化層；
2.在環形片狀的加熱體上焊接固定桿，大大的降低了裝配的難度，減小裝配時電阻加熱體的變形，有效的保證裝配精度；
3.加熱體分三個區域進行獨立的加熱，可以對每個加熱體施加不同的功率，從而保證了溫場的均勻性；
4.采用可控硅調功器、溫控表、觸發器等電氣元件組成的串級電路，實現自動合理的控溫方式，滿足MOCVD設備加熱對溫度的苛刻要求。
圖I為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對發明進行詳細的說明。針對MOCVD設備對加熱溫度的要求，本發明主要從三個方面來進行加熱器的設計加熱爐體材料的選擇、加熱體結構的設計和加熱控溫器的設計。如圖I所示，本發明提出的用于MOCVD設備的加熱器包括圓盤狀爐體，其中，爐體分成內圈、中圈和外圈三個區域，這三個區域分別設置有內圈加熱體21、中圈加熱體22和外圈加熱體23，每組加熱體由單獨的加熱電源控制器進行控制。 如圖I所示，本發明中內圈加熱體21、中圈加熱體22和外圈加熱體23是各自獨立的。在這三組加熱體中，中圈加熱體是最大的，為保證裝配的精度和防止變形，將固定桿4焊接在加熱體22上，裝配時就可以用來連接到發熱體支撐架上，這樣就能有效控制裝配的精度，從而滿足設備在加熱過程中對溫度的要求。本發明設計的加熱器中，總電源通過變壓器，得到需要的電壓，接到可控硅調功器，憑借其先進的數字控制算法，優化電能的使用效率，再接到各自的電極桿3上，從而實現對加熱體的加熱。加熱產生的溫度，通過熱偶感應給溫控表，溫控表將信號傳遞給可控硅的觸發器，通過可控硅調功器對電壓、電流和功率的精確控制，實現精密控溫。由于MOCVD設備中的石墨載片臺由中心向外側的溫度是逐漸降低的，于是需要通過改變加熱電阻片局部的功率對電爐的加熱溫度分布進行調整。本發明中將電阻加熱體分成三個區域進行加熱，每個區域都有單獨的加熱電源來進行控制，這樣就可以通過調節各區域的加熱功率來對電爐的加熱溫度和加熱均勻性進行調節。本發明中，加熱爐體材料選擇鐵鉻鋁合金，該合金具有以下優點
1.富氧環境中使用溫度高，鐵鉻鋁合金最高使用溫度可達1400°c；
2.使用壽命長，在富氧環境中相同的較高使用溫度下，鐵鉻鋁元件的壽命可為鎳鉻元件的2-4倍；
3.表面負荷高，由于鐵鉻鋁合金允許的使用溫度高，壽命長，所以元件表面負荷也可以高一些，這不僅使升溫快，也可以節省合金材料；
4.抗氧化性能好，鐵鉻鋁合金表面上生成的氧化膜結構致密，與基體粘著性能好，不易因散落而造成污染。另外氧化膜的電阻率高，熔點也高，這些因素決定了鐵鉻鋁具有優良的抗氧化性。抗滲碳性能也比鎳鉻合金好；
5.比重小，鐵鉻鋁合金的比重小于鎳鉻合金，這意味著制作同等的元件時用鐵鉻鋁合比用鎳鉻更省材料；
6.電阻率高，鐵鉻鋁合金的電阻率比鎳鉻合金高，在設計元件時一般選用較大規格的合金材料，這有利于延長元件使用壽命。當選用規格相同的材料時，電阻率越高越節省材料，元件在爐內所占的位置也越小。另外鐵鉻鋁合金的電阻率受冷加工和熱處理的影響比鎳鉻合金小；
7.抗硫化性好，對含硫氣氛及表面受含硫物質污染時鐵鉻鋁有很好的耐蝕性，而鎳鉻則會受到嚴重的侵蝕；8.價格便宜,鐵鉻招由于不含較稀缺的鎳,故價格比鎳鉻便宜。上述實施例僅用于說明本發明的具體實施方式
。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和變化，這些變形和變化都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于MOCVD設備的加熱器，包括圓盤狀加熱體，其特征在于所述的加熱體分成內圈、中圈和外圈三個部分，這三個部分分別由單獨的加熱電源控制器進行控制。
2.如權利要求I所述的加熱器，其特征在于每組加熱體的電極桿通過可控硅調功器與變壓器和電源連接，每組加熱體上設置有熱偶溫控表，該熱偶溫度表將溫度信號通過觸發器傳遞給可控硅調功器，通過可控硅調功器對電壓、電流和功率進行精確控制。
3.如權利要求I所述的加熱器，其特征在于所述的三個發熱部分中，中圈加熱體最大。
4.如權利要求I所述的加熱器，其特征在于所述的加熱體通過固定桿與發熱體支撐固定在一起。
5.如權利要求I所述的加熱器，其特征在于所述的爐體材料采用鐵鉻鋁合金。
全文摘要
本發明公開了一種用于MOCVD設備的加熱器，包括圓盤狀爐體和設于該爐體上的加熱體，其特征在于所述的爐體分成內圈、中圈和外圈三個區域，這三個區域分別設置有三組加熱體，每組加熱體由單獨的加熱電源控制器進行控制。本發明能對加熱器的溫度場進行均勻控制，且加熱爐體材料成本低。
文檔編號C23C16/46GK102851652SQ20121036687
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者肖四哲, 鄧金生, 楊寶力 申請人:深圳市捷佳偉創新能源裝備股份有限公司, 佛山市中山大學研究院