一種mocvd中用于放置硅襯底的石墨盤的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，以下簡稱MOCVD)用的石墨盤。
【【背景技術(shù)】】
[0002]金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積是一種利用有機(jī)金屬熱分解反應(yīng)進(jìn)行氣相外延生長薄膜的化學(xué)氣相沉積技術(shù)，它采用III族、II族元素的有機(jī)化合物和V族、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長II1-V族、I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，這些半導(dǎo)體薄膜主要應(yīng)用在光電器件及微電子器件等領(lǐng)域。
[0003]MOCVD生長薄膜時(shí)主要將載流氣體通過有機(jī)金屬反應(yīng)源的容器將反應(yīng)源的飽和蒸汽帶至反應(yīng)腔中與其他反應(yīng)氣體混合，然后在被加熱的襯底上面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)促成薄膜的外延生長。載流氣體通常是112，特殊情況采用仏。常用的襯底為6&48、6&?、11^、3^(:、藍(lán)寶石(Al2O3)、LiA102等。對(duì)于氮化物發(fā)光器件常用的襯底為藍(lán)寶石(Al2O3)、SiC及Si。近十來年LED行業(yè)的快速發(fā)展，MOCVD作為目前唯一一種產(chǎn)業(yè)化生長LED的設(shè)備也在向著高度自動(dòng)化與高度集成化的產(chǎn)業(yè)化模式發(fā)展。除去LED行業(yè)，MOCVD在微電子領(lǐng)域、電力器件、太陽能電池、超導(dǎo)器件等各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。由于MOCVD具有眾多的優(yōu)勢(shì)和廣闊的使用范圍，M0CVD已經(jīng)成為工業(yè)界主要的鍍膜技術(shù)。
[0004]石墨盤是MOCVD設(shè)備中非常重要的配件，目前常用的石墨盤都是圓形，在石墨盤上分布有一些圓形的凹槽，這些凹槽即用于放置襯底。石墨盤是由高純石墨制成，并在表面鍍有SiC涂層。外延生長過程，在MOCVD的反應(yīng)腔中，通過加熱燈絲對(duì)盛放有襯底的石墨盤進(jìn)行輻射加熱，由熱電偶與溫度控制器控制溫度，這樣溫度控制精度一般可達(dá)0.2°C或更低。
[0005]目前大部分公司在生長II1-V族氮化物發(fā)光器件時(shí)，使用的襯底材質(zhì)絕大多數(shù)為藍(lán)寶石(Al2O3)襯底、少數(shù)公司使用SiC襯底和Si襯底。由于Si襯底和藍(lán)寶石(Al2O3)襯底與II1-V族氮化物外延層的晶格失配與熱膨脹系數(shù)的差異，在外延生長過程中外延片都會(huì)發(fā)生翹曲，但兩者翹曲現(xiàn)象會(huì)有差別。外延片產(chǎn)生翹曲造成片子受熱不均勻，對(duì)外延層質(zhì)量有影響，并且II1-V族氮化物發(fā)光外延片的波長對(duì)溫度較為敏感，容易造成外延片內(nèi)波長差異較大，會(huì)對(duì)后續(xù)的芯片制程以及分選工作造成時(shí)間和成本的大幅增加及良率的降低。目前外延生長使用的襯底直徑尺寸藍(lán)寶石(Al2O3)襯底主要為2、4英寸，而Si襯底的尺寸可以由2、4英寸向更大尺寸發(fā)展，如6、8英寸甚至12英寸。參考圖1描述的為較早時(shí)期在藍(lán)寶石襯底上生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料所使用的Flat石墨盤凹槽結(jié)構(gòu)及外延片翹曲現(xiàn)象，外延片的翹曲導(dǎo)致片子與凹槽底面距離的差異，造成受熱不均勻現(xiàn)象非常明顯。參考圖2描述了目前較為常用的在藍(lán)寶石呈上生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料所使用的Ring石墨盤凹槽結(jié)構(gòu)及外延片翹曲現(xiàn)象，此凹槽結(jié)構(gòu)能較好的與外延片翹曲相匹配，使片子受熱更均勻。而參考圖3描述的是較早時(shí)期在硅襯底上生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料所使用的Flat石墨盤凹槽結(jié)構(gòu)及外延片翹曲現(xiàn)象，外延片的翹曲方向與藍(lán)寶石襯底上的外延片不同，但同樣存在片子與凹槽底面距離的差異，導(dǎo)致片子受熱不均。由于大尺寸外延片面積較大，翹曲的差異也更大，將會(huì)加劇外延片質(zhì)量與片內(nèi)波長的差異，影響外延生長、器件制作及良率、成本等。
[0006]藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上生長II1-V族氮化物外延片目前已經(jīng)較為成熟，對(duì)應(yīng)的MOCVD中使用的石墨盤設(shè)計(jì)也較為完善，如專利授權(quán)號(hào)為CN 202543389U提出了MOCVD中4寸外延片波長均勻性的石墨盤，此石墨盤主要適用于藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上生長的外延片；而Si襯底上生長II1-V族氮化物外延片技術(shù)還在發(fā)展中，MOCVD中使用的石墨盤的與藍(lán)寶石(Al2O3)襯底使用的石墨盤情況不一致。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]由于現(xiàn)有硅襯底上外延II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料技術(shù)還在發(fā)展中以及現(xiàn)有MOCVD中生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料使用的石墨盤主要針對(duì)的是藍(lán)寶石襯底，本發(fā)明的目的在于提供MOCVD中在硅襯底生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料使用的石墨盤，主要用于提高和改善硅襯底上外延II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量和外延片的波長均勻性。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所提供的方案是:
[0009]一種MOCVD中用于放置硅襯底的石墨盤，所述石墨盤包括一石墨盤盤體，在所述石墨盤盤體上設(shè)有多個(gè)用于放置硅襯底的圓形凹槽;其中，
[0010]每個(gè)所述凹槽中包括:槽體、底面、第一側(cè)壁、用于放置所述硅襯底的圓臺(tái)以及第二側(cè)壁，其中，所述底面為位于所述槽體底部，且所述底面為環(huán)形、向上拱形凸起;所述第一側(cè)壁于所述槽體內(nèi)部自所述底面邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成;所述圓臺(tái)于所述槽體內(nèi)部自所述第一側(cè)壁的頂端向外彎折延伸而成;所述第二側(cè)壁于所述槽體內(nèi)部自所述圓臺(tái)邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成，所述第二側(cè)壁的頂端與所述槽體表面內(nèi)邊緣相接。
[0011 ]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一側(cè)壁自所述底面邊緣背離所述石墨盤盤體沿垂直方向彎折延伸而成；
[0012]所述圓臺(tái)自所述第一側(cè)壁的頂端沿水平方向向外彎折延伸而成；
[0013]所述第二側(cè)壁自所述圓臺(tái)邊緣背離所述石墨盤盤體沿垂直方向彎折延伸而成。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述凹槽的直徑與2英寸或4英寸或6英寸或8英寸的硅襯底匹配。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述凹槽中放置2英寸的硅襯底時(shí)，所述底面的直徑范圍為42-49mm；或，
[0016]當(dāng)所述凹槽中放置4英寸的硅襯底時(shí)，所述底面的直徑范圍為92_99mm(毫米)；或，
[0017]當(dāng)所述凹槽中放置6英寸的硅襯底時(shí)，所述底面的直徑范圍為138-148mm;或，
[0018]當(dāng)所述凹槽中放置8英寸的硅襯底時(shí)，所述底面的直徑范圍為188-198_。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述底面向上拱形凸起的高度H41范圍為l-250um(微米)。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一側(cè)壁沿垂直方向上的高度H42范圍分別為5-300um。
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二側(cè)壁沿垂直方向上的高度H43范圍為0.4_3mm。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述石墨盤表面鍍有SiC(碳化硅)涂層。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0024]1.本發(fā)明應(yīng)用于MOCVD中硅襯底上生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料，石墨盤內(nèi)凹槽的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能較好匹配硅襯底上II1-V族氮化物外延層的翹曲，使溫場(chǎng)分布更均勻，從而提升外延層晶體質(zhì)量，提高發(fā)光外延片的波長均勻性。
[0025]2.本發(fā)明在外延生長過程中提高外延產(chǎn)出的質(zhì)量與良率，對(duì)于后續(xù)芯片制程中的工藝與分選流程的時(shí)間和成本都能有效的改善與減少，最終提高產(chǎn)品性能與良率。
【【附圖說明】】
[0026]圖1是MOCVD機(jī)臺(tái)中在藍(lán)寶石襯底上生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料較早時(shí)期使用的Flat石墨盤凹槽截面圖及外