塔式多片外延生长装置制造方法及图纸

一种塔式多片外延生长装置，包括：一塔式片架，该塔式片架包括：三个立柱，每一立柱上开有凹槽，立柱上的凹槽有多个，三个立柱相同高度位置的凹槽构成一组；托盘，其边缘厚度与每一立柱上的凹槽的高度相同，每个托盘可以稳定固定于一组凹槽中，托盘的个数与凹槽组数相同；其中将三个立柱等距竖立排列，使三个立柱分别位于一等边三角形三个顶点处，将托盘插入到立柱的凹槽内，形成多层、塔式装载的效果。本发明专利技术能够为单片直径达六至八英寸、单次装载量高达几十片的外延制备提供装置及方法支持，极大地提高工业化生产效率，如提高产能，提高气体利用率，降低能耗等。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种塔式多片外延生长装置，包括：一塔式片架，该塔式片架包括：三个立柱，每一立柱上开有凹槽，立柱上的凹槽有多个，三个立柱相同高度位置的凹槽构成一组；托盘，其边缘厚度与每一立柱上的凹槽的高度相同，每个托盘可以稳定固定于一组凹槽中，托盘的个数与凹槽组数相同；其中将三个立柱等距竖立排列，使三个立柱分别位于一等边三角形三个顶点处，将托盘插入到立柱的凹槽内，形成多层、塔式装载的效果。本专利技术能够为单片直径达六至八英寸、单次装载量高达几十片的外延制备提供装置及方法支持，极大地提高工业化生产效率，如提高产能，提高气体利用率，降低能耗等。【专利说明】塔式多片外延生长装置
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种化学气相沉积法（Chemical Vapor D印osition，CVD)塔式多片外延生长装置。
技术介绍
化学气相沉积（CVD)是一种材料生长方法，它采用气态先驱体作为反应源，并通 过载气〇1 2或队）输运到反应室，在高温衬底表面进行分解、扩散和化合反应等进行外延生 长。利用气路控制机构改变进入生长室的气相组分来实现不同材料的多种结构，反应的副 产物和未反应的气态先驱体经过尾气系统排出。随着CVD技术的不断成熟，它已逐渐成为 制备半导体材料的一种主流技术，可以进行多片、大面积外延生长，并适合于大规模工业化 生产。当前，许多关键半导体材料都采用CVD方法制备，如InAs/GaSb、ZnO、SiC、GaN或石 墨烯等。 商业公司制造的CVD设备市场占有率高，通常一家LED公司会拥有几十至上百台 CVD机台。当前CVD技术的发展方向是一次性可以制备高达几十片两英寸外延片，或者数片 六英寸外延片。它的结构原理如图1所示，其核心方案是将外延片104分别装入托盘，然后 将所有托盘摊开平铺在可旋转载盘105上。其特点是随着外延面积增加，载盘直径随之增 力口。假设外延片的半径为r，外延片数量为n，则载盘直径与成正比。如要生长50片 2英寸外延片，载盘直径高达40厘米以上。带来不利的影响是，随着载盘直径增加，生长室 直径也增加了，体积随之增加，此时，要使所有外延片具有均匀的气流场和温度场变得复杂 了，维持成本大大提高，且不易部署。另外，随着生长室体积增加，所需载气、反应先驱体也 要增加，源气使用效率降低，商业CVD设备其气体利用率一般只有1020%。因此，急需发展 新的多片、大面积生长装置以及对应的生长方法来进一步扩展CVD方法的外延生长能力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种塔式多片外延生长装置，其能够为单片直 径达六至八英寸、单次装载量高达几十片的外延制备提供装置及方法支持，极大地提高工 业化生广效率，如提1?广能，提1?气体利用率，降低能耗等。 本专利技术提供一种塔式多片外延生长装置，包括： -塔式片架，该塔式片架包括： 三个立柱，每一立柱上开有凹槽，立柱上的凹槽有多个，三个立柱相同高度位置的 凹槽构成一组； 托盘，其边缘厚度与每一立柱上的凹槽的高度相同，每个托盘可以稳定固定于一 组凹槽中，托盘的个数与凹槽组数相同； 其中将三个立柱等距坚立排列，使三个立柱分别位于一等边三角形三个顶点处， 将托盘插入到立柱的凹槽内，形成多层、塔式装载的效果。 相比于一般大型商业化学气相沉积装置，本专利技术避免了多片、大面积外延时需要 不断增大载盘直径以及增大生长室体积的不利影响，而是采用可扩展、易于布署的片架式 硬件结构，不再像现有技术那样采用平铺式装片，而是采用塔式装片，可以在生长室体积容 量相同的条件下生长更多面积的外延片，其结构可靠，操作简单，可以达到增加生长效率、 提高生长源气利用率和降低成本的目的。 【专利附图】【附图说明】 为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中： 图1示出了现有技术中CVD装置示意图； 图2示出了本专利技术提供的塔式多片外延生长装置片架的一个实施例的示意图； 图3示出了本专利技术提供的塔式多片外延生长装置按水平方式装载片架的一个实 施例的示意图； 图4示出了本专利技术提供的塔式多片外延生长装置按垂直方式装载片架的一个实 施例的示意图； 图5示出了本专利技术提供的由塔式多片外延生长装置生长碳化硅的一个实施例的 示意图； 图6示出了本专利技术提供的由塔式多片外延生长装置生长氮化镓的一个实施例的 示意图； 图7示出了本专利技术提供的由塔式多片外延生长装置生长石墨烯的一个实施例的 示意图； 图8示出了本专利技术提供的由塔式多片外延生长装置生长InAs/GaSb超晶格的一个 实施例的示意图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术示例 性的实施例进行描述。为了清楚和简要起见，实际的实施例并不局限于说明书中所描述的 这些技术特征。然而，应该理解的是，在改进任何一个所述实际实施例的过程中，多个具体 实施例的决定必须是能够实现改进人员的特定目标，例如，遵从行业相关和商业相关的限 制，所述限制随着实施例的不同而变化。而且，应该理解的是，前述改进的效果即使是非常 复杂和耗时的，但是这对于知晓本专利技术益处的本领域技术人员来说仍然是常规技术手段。 请参阅图2所示，本专利技术提供一种塔式多片外延生长装置，包括： -塔式片架20,该塔式片架20包括：三个立柱201，为圆柱体，其尺寸用立柱高度 和立柱直径表示，每一立柱201上开有凹槽204,开槽方式为直接在立柱上挖取，凹槽204的 形状为半圆柱体，其尺寸用凹槽高度和凹槽底圆直径表示，其凹槽底圆直径与立柱直径相 同或者不同，使立柱201有足够的强度不致于断裂，又使托盘202可以牢靠固定于立柱上不 致于脱落。立柱201上的凹槽204有多个，凹槽204间距可按需求设定，可以为0. 5毫米至 2厘米。三个立柱201相同高度位置的凹槽204构成一组。立柱201的材料为石英玻璃、高 温金属或石墨，使立柱201可以处于室温至1200摄氏度、室温至1500摄氏度或室温至2200 摄氏度的环境中。立柱201的直径为5-10毫米，使其尽量保持体积小的条件下具有一定的 强度、稳定性，可以在安装有多个托盘202的工况下不倾倒、散架。 托盘202,其尺寸用边缘厚度、样品区厚度和托盘直径表示，其边缘厚度与每一立 柱201上的凹槽204的高度相同，样品区厚度稍小于边缘厚度，使托盘202在样品区内凹， 使样品可以放于样品区不滑落。每个托盘202可以稳定固定于一组凹槽中，托盘202的个 数与凹槽组数相同。托盘202的托盘直径为50-220毫米，其组成材料为石英玻璃、高温金 属或石墨。托盘202样品区可以不分区，或者进一步分多个区，使其可以放置1个或多个2 英寸、3英寸、4英寸、6英寸或8英寸样品。 其中将三个立柱201等距坚立排列，使三个立柱201分别位于一等边三角形三个 顶点处，此等边三角形外接圆直径与托盘202直径相同，将托盘202插入到立柱201的凹槽 204内，形成多层、塔式装载的效果。 参阅图3所示，为本专利技术的一实施例，其提供了本专利技术中塔式多片外延生长装置 的塔式片架的水平装载实施例。结合图2所示，所述塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔式多片外延生长装置，包括：一塔式片架，该塔式片架包括：三个立柱，每一立柱上开有凹槽，立柱上的凹槽有多个，三个立柱相同高度位置的凹槽构成一组；托盘，其边缘厚度与每一立柱上的凹槽的高度相同，每个托盘可以稳定固定于一组凹槽中，托盘的个数与凹槽组数相同；其中将三个立柱等距竖立排列，使三个立柱分别位于一等边三角形三个顶点处，将托盘插入到立柱的凹槽内，形成多层、塔式装载的效果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴昉，刘胜北，刘斌，闫果果，赵万顺，王雷，张峰，孙国胜，曾一平，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11