一种MOCVD中用于放置硅衬底的石墨盘制造技术

本发明专利技术公开了一种MOCVD中用于放置硅衬底的石墨盘，涉及MOCVD用石墨盘的技术领域。该石墨盘包括石墨盘盘体，在石墨盘盘体上设有多个用于放置硅衬底的圆形凹槽；每个凹槽中包括：槽体、底面、第一侧壁、圆台以及第二侧壁，其中，底面为位于槽体底部，且底面为环形、向上拱形凸起；第一侧壁自底面边缘背离石墨盘盘体弯折延伸而成；圆台自第一侧壁的顶端向外弯折延伸而成；第二侧壁自圆台边缘背离石墨盘盘体弯折延伸而成，第二侧壁的顶端与槽体表面内边缘相接。本发明专利技术有效解决了硅衬底III-V族氮化物外延生长过程中由于外延片翘曲带来的温场不均匀分布，改善硅衬底III-V族氮化物外延生长的品质与外观及片内波长均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)
，特别涉及一种用于金属有机化学气相沉积(Metal-organicChemicalVaporDeposition，以下简称MOCVD)用的石墨盘。
技术介绍
金属有机化学气相沉积是一种利用有机金属热分解反应进行气相外延生长薄膜的化学气相沉积技术，它采用III族、II族元素的有机化合物和V族、VI族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长III-V族、II-VI族化合物半导体材料以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料，这些半导体薄膜主要应用在光电器件及微电子器件等领域。MOCVD生长薄膜时主要将载流气体通过有机金属反应源的容器将反应源的饱和蒸汽带至反应腔中与其他反应气体混合，然后在被加热的衬底上面发生化学反应促成薄膜的外延生长。载流气体通常是H2，特殊情况采用N2。常用的衬底为GaAs、GaP、InP、Si、SiC、蓝宝石(Al2O3)、LiAlO2等。对于氮化物发光器件常用的衬底为蓝宝石(Al2O3)、SiC及Si。近十来年LED行业的快速发展，MOCVD作为目前唯一一种产业化生长LED的设备也在向着高度自动化与高度集成化的产业化模式发展。除去LED行业，MOCVD在微电子领域、电力器件、太阳能电池、超导器件等各领域的应用也越来越广泛。由于MOCVD具有众多的优势和广阔的使用范围，MOCVD已经成为工业界主要的镀膜技术。石墨盘是MOCVD设备中非常重要的配件，目前常用的石墨盘都是圆形，在石墨盘上分布有一些圆形的凹槽，这些凹槽即用于放置衬底。石墨盘是由高纯石墨制成，并在表面镀有SiC涂层。外延生长过程，在MOCVD的反应腔中，通过加热灯丝对盛放有衬底的石墨盘进行辐射加热，由热电偶与温度控制器控制温度，这样温度控制精度一般可达0.2℃或更低。目前大部分公司在生长III-V族氮化物发光器件时，使用的衬底材质绝大多数为蓝宝石(Al2O3)衬底、少数公司使用SiC衬底和Si衬底。由于Si衬底和蓝宝石(Al2O3)衬底与III-V族氮化物外延层的晶格失配与热膨胀系数的差异，在外延生长过程中外延片都会发生翘曲，但两者翘曲现象会有差别。外延片产生翘曲造成片子受热不均匀，对外延层质量有影响，并且III-V族氮化物发光外延片的波长对温度较为敏感，容易造成外延片内波长差异较大，会对后续的芯片制程以及分选工作造成时间和成本的大幅增加及良率的降低。目前外延生长使用的衬底直径尺寸蓝宝石(Al2O3)衬底主要为2、4英寸，而Si衬底的尺寸可以由2、4英寸向更大尺寸发展，如6、8英寸甚至12英寸。参考图1描述的为较早时期在蓝宝石衬底上生长III-V族氮化物半导体材料所使用的Flat石墨盘凹槽结构及外延片翘曲现象，外延片的翘曲导致片子与凹槽底面距离的差异，造成受热不均匀现象非常明显。参考图2描述了目前较为常用的在蓝宝石呈上生长III-V族氮化物半导体材料所使用的Ring石墨盘凹槽结构及外延片翘曲现象，此凹槽结构能较好的与外延片翘曲相匹配，使片子受热更均匀。而参考图3描述的是较早时期在硅衬底上生长III-V族氮化物半导体材料所使用的Flat石墨盘凹槽结构及外延片翘曲现象，外延片的翘曲方向与蓝宝石衬底上的外延片不同，但同样存在片子与凹槽底面距离的差异，导致片子受热不均。由于大尺寸外延片面积较大，翘曲的差异也更大，将会加剧外延片质量与片内波长的差异，影响外延生长、器件制作及良率、成本等。蓝宝石(Al2O3)衬底上生长III-V族氮化物外延片目前已经较为成熟，对应的MOCVD中使用的石墨盘设计也较为完善，如专利授权号为CN202543389U提出了MOCVD中4寸外延片波长均匀性的石墨盘，此石墨盘主要适用于蓝宝石(Al2O3)衬底上生长的外延片；而Si衬底上生长III-V族氮化物外延片技术还在发展中，MOCVD中使用的石墨盘的与蓝宝石(Al2O3)衬底使用的石墨盘情况不一致。
技术实现思路
由于现有硅衬底上外延III-V族氮化物半导体材料技术还在发展中以及现有MOCVD中生长III-V族氮化物半导体材料使用的石墨盘主要针对的是蓝宝石衬底，本专利技术的目的在于提供MOCVD中在硅衬底生长III-V族氮化物半导体材料使用的石墨盘，主要用于提高和改善硅衬底上外延III-V族氮化物半导体材料的晶体质量和外延片的波长均匀性。本专利技术解决技术问题所提供的方案是：一种MOCVD中用于放置硅衬底的石墨盘，所述石墨盘包括一石墨盘盘体，在所述石墨盘盘体上设有多个用于放置硅衬底的圆形凹槽；其中，每个所述凹槽中包括：槽体、底面、第一侧壁、用于放置所述硅衬底的圆台以及第二侧壁，其中，所述底面为位于所述槽体底部，且所述底面为环形、向上拱形凸起；所述第一侧壁于所述槽体内部自所述底面边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成；所述圆台于所述槽体内部自所述第一侧壁的顶端向外弯折延伸而成；所述第二侧壁于所述槽体内部自所述圆台边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成，所述第二侧壁的顶端与所述槽体表面内边缘相接。进一步优选地，所述第一侧壁自所述底面边缘背离所述石墨盘盘体沿垂直方向弯折延伸而成；所述圆台自所述第一侧壁的顶端沿水平方向向外弯折延伸而成；所述第二侧壁自所述圆台边缘背离所述石墨盘盘体沿垂直方向弯折延伸而成。进一步优选地，所述凹槽的直径与2英寸或4英寸或6英寸或8英寸的硅衬底匹配。进一步优选地，当所述凹槽中放置2英寸的硅衬底时，所述底面的直径范围为42-49mm；或，当所述凹槽中放置4英寸的硅衬底时，所述底面的直径范围为92-99mm(毫米)；或，当所述凹槽中放置6英寸的硅衬底时，所述底面的直径范围为138-148mm；或，当所述凹槽中放置8英寸的硅衬底时，所述底面的直径范围为188-198mm。进一步优选地，所述底面向上拱形凸起的高度H41范围为1-250um(微米)。进一步优选地，所述第一侧壁沿垂直方向上的高度H42范围分别为5-300um。进一步优选地，所述第二侧壁沿垂直方向上的高度H43范围为0.4-3mm。进一步优选地，所述石墨盘表面镀有SiC(碳化硅)涂层。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1.本专利技术应用于MOCVD中硅衬底上生长III-V族氮化物半导体材料，石墨盘内凹槽的设计结构能较好匹配硅衬底上III-V族氮化物外延层的翘曲，使温场分布更均匀，从而提升外延层晶体质量，提高发光外延片的波长均匀性。2.本专利技术在外延生长过程中提高外延产出的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOCVD中用于放置硅衬底的石墨盘，其特征在于，所述石墨盘包括一石墨盘盘体，在所述石墨盘盘体上设有多个用于放置硅衬底的圆形凹槽；其中，每个所述凹槽中包括：槽体、底面、第一侧壁、用于放置所述硅衬底的圆台以及第二侧壁，其中，所述底面为位于所述槽体底部，且所述底面为环形、向上拱形凸起；所述第一侧壁于所述槽体内部自所述底面边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成；所述圆台于所述槽体内部自所述第一侧壁的顶端向外弯折延伸而成；所述第二侧壁于所述槽体内部自所述圆台边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成，所述第二侧壁的顶端与所述槽体表面内边缘相接。

【技术特征摘要】
1.一种MOCVD中用于放置硅衬底的石墨盘，其特征在于，所述石墨盘包括一石墨盘盘
体，在所述石墨盘盘体上设有多个用于放置硅衬底的圆形凹槽；其中，
每个所述凹槽中包括：槽体、底面、第一侧壁、用于放置所述硅衬底的圆台以及第二侧
壁，其中，所述底面为位于所述槽体底部，且所述底面为环形、向上拱形凸起；所述第一侧壁
于所述槽体内部自所述底面边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成；所述圆台于所述槽体
内部自所述第一侧壁的顶端向外弯折延伸而成；所述第二侧壁于所述槽体内部自所述圆台
边缘背离所述石墨盘盘体弯折延伸而成，所述第二侧壁的顶端与所述槽体表面内边缘相
接。
2.根据权利要求1所述的石墨盘，其特征在于，
所述第一侧壁自所述底面边缘背离所述石墨盘盘体沿垂直方向弯折延伸而成；
所述圆台自所述第一侧壁的顶端沿水平方向向外弯折延伸而成；
所述第二侧壁自所述圆台边缘背离所述石墨盘盘体沿垂直方向弯折延伸而成。
3.根据权利要求1或2所述的石墨盘，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小平，孙钱，孔列江，孙秀建，鲁德，李增成，
申请(专利权)人：晶能光电常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32