一种基片托盘及其所在的反应器制造技术

一种支撑待处理基片的基片托盘及其所在的反应器，用于倒装基片进行薄膜生长。所述基片托盘包括侧壁和侧壁围绕而成的中心开口，所述侧壁内侧包括第一台阶部用于放置一热扩散板，所述第一台阶部下方包括一第二台阶部，所述第二台阶部上表面设置有一隔热装置，所述隔热装置用于支撑待处理基片的第一表面，所述第一台阶部的内侧壁直径大于所述第二台阶部内侧壁直径。侧壁直径。侧壁直径。

【技术实现步骤摘要】
一种基片托盘及其所在的反应器


[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种用于化合物半导体外延材料生长的基片托盘及其反应器


技术介绍

[0002]化合物半导体外延材料的需求越来越广泛，典型的如氮化镓材料能够用于LED和功率器件制造。常用的化合物半导体材料反应器包括金属有机化学气相反应器(MOCVD)，MOCVD反应器包括一个反应腔，反应腔内底部为旋转的基片托盘，基片托盘下方为加热器用于加热基片托盘，基片托盘上设置待处理的基片，反应器内部上方包括进气装置，从进气装置流入的反应气体流向设置在托盘上表面的基片，并在基片上表面生长产生需要的外延材料层。随着产业需求的发展，micro/mini LED对基片上方外延层均一性的要求越来越高，同时对颗粒物的数量上限的要求也越来越高。现有MOCVD反应器中位于基片上方的的进气装置会在反应过程中产生大量颗粒物，这些颗粒物随气流运动或者被重力吸引掉落到基片上表面，导致尺寸微小的LED芯片结构损害。
[0003]为了防止颗粒物掉落到基片上，业内需要一种新的基片托盘结构，使得基片进行外延生长时减少颗粒物，同时基片上的温度具有极高的均一性，最佳的还需要易于装载和卸载基片，以实现真空环境的自动化操作，避免颗粒物的带入。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种支撑基片的基片托盘，所述基片托盘包括侧壁和侧壁围绕而成的中心开口，所述侧壁的内侧包括第一台阶部用于放置一热扩散板，所述第一台阶部下方包括一第二台阶部，所述第二台阶部的上表面设置有一隔热装置，所述隔热装置用于支撑待处理基片的第一表面，所述第一台阶部的内侧壁直径大于所述第二台阶部内侧壁直径。
[0005]可选的，所述隔热装置包括一隔热环，所述隔热环底面放置在所述第二台阶部上，所述第二台阶部的顶部包括一支撑面用于支撑待处理基片，还包括一竖直侧壁围绕所述支撑面。
[0006]可选的，所述隔热装置包括一隔热环，所述隔热环的顶部包括多条向上凸起的棱，所述基片放置在所述多条向上凸起的棱上。
[0007]可选的，所述隔热环的底面包括多条向下凸起的棱，所述隔热环通过多条所述棱与所述第二台阶部接触。
[0008]可选的，所述隔热装置包括多个沿圆周方向分开设置的支撑爪，所述支撑爪设置在所述第二台阶部上，且至少部分顶部用于支撑所述基片。
[0009]可选的，所述支撑爪包括水平延伸部和竖直延伸部，其中水平延伸部的底部平面放置在所述第二台阶部上，水平延伸部顶部横截面小于所述底部平面。
[0010]可选的，所述竖直延伸部位于水平延伸部外侧，所述竖直延伸部靠近基片托盘中
心开口端的横截面呈锥形，使得基片侧壁与所述竖直延伸部接触面积最小化。
[0011]可选的，所述支撑爪包括托盘连接部、下延伸部和基片支撑部，所述托盘连接部的底面得到所述第二台阶部的顶面支撑，所述下延伸部一端连接到所述托盘连接部另一端向下延伸并连接到基片支撑部，所述基片支撑部的顶部用于支撑所述待处理基片，使得所述基片的第一表面低于第二台阶部顶面。
[0012]可选的，所述基片支撑部沿水平方向延伸，其中顶部的横截面小于基片支撑部底部的横截面。
[0013]可选的，所述下延伸部靠近基片托盘的中心开口端呈锥形横截面，使得基片侧壁与所述竖直延伸部接触面积最小化。
[0014]可选的，所述隔热装置由具有第一导热系数的材料制成，所述基片托盘由具有第二导热系数的材料制成，其中第一导热系数小于第二导热系数的1/4。
[0015]可选的，所述隔热装置的导热系数小于等于40W/m.k，所述基片托盘的导热系数大于等于150W/m.k。
[0016]进一步的，本专利技术还提供一种反应器，包括一反应腔，所述反应腔内设置如上文所述的基片托盘。
[0017]本专利技术的优点在于：本专利技术提供一种倒装MOCVD反应器的基片托盘及其所在的反应器，其中基片托盘包括第一台阶部用于放置热扩散板，还包括第二台阶部，其中第二台阶部上放置一个由隔热材料制成的支撑环，以减少基片边缘区域与基片托盘之间通过传导进行横向的热量传输。其中第一台阶部的内侧壁直径大于第二台阶部的内侧壁的直径。隔热材料可以是由氧化铝、石英、蓝宝石等陶瓷材料制成，氧化铝和石英和蓝宝石材料的热传导系数只有4、20、40W/m.k，传统的基片托盘材料石墨和碳化硅材料的热传导系数可以达到150
‑
490W/m.k。通过使用上述隔热材料可以大幅减少基片边缘与基片托盘之间的热传导，从而改善基片中中心到边缘区域的温度均一性，并改善基片上外延材料生长质量的均一性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一种倒装MOCVD反应器的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术的用于倒装MOCVD反应器的基片托盘示意图；
[0020]图3a是本专利技术的用于倒装MOCVD反应器的基片托盘第二实施例意图；
[0021]图3b、图3c是本专利技术基片托盘示第三实施例中承载环结构示意图；
[0022]图4a和4b是本专利技术的用于倒装MOCVD反应器的基片托盘第四实施例意图；
[0023]图5a是本专利技术的用于倒装MOCD反应器的基片托盘第五实施例示意图；
[0024]图5b是图5a中基片托盘第五实施例中的基片承载爪结构示意图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]图1是本专利技术一种倒装MOCVD反应器的结构示意图，如图1所示，倒装基片反应腔包括顶部腔体1中的加热器，加热器可以是分区控温的多个独立加热器H1、H2。加热器下方包括一个基片托盘8，基片托盘8内侧包括一个环形的第一台阶部81，用于放置热扩散板9，还包括位于所述第一台阶部下方的第二台阶部82，用于放置待处理基片，其中基片背面朝向热扩散板9，待加工面边缘通过第二台阶部82支撑并朝向下方反应腔底部。其中热扩散板9与基片背面之间还包括间隙11，来自加热器H1、H2的热量通过辐射加热热扩散板9后，热扩散板9通过间隙11向下辐射加热下方基片10的背面。其中基片托盘8和热扩散板均由高导热材料制成，如石墨，SiC等。在基片10加工面边缘区域由于存在与台阶部82直接接触的表面，所以大量的热量通过边缘的接触面在台阶部82和基片10之间横向流动，这会导致基片边缘区域温度与中央区域温度差距过大，而且这一温度差无法通过控制上方加热器的功率来补偿。为了支撑并驱动基片托盘旋转，包括一个驱动盘7围绕在所述基片托盘8的外围，使得基片托盘8在进行工艺处理时进行旋转。反应腔底部还可以包括多个探头S1、S2用于检测上方基片上的温度、厚度、变形程度等参数。一个控制器12根据这些探头获得的参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支撑基片的基片托盘，其特征在于：所述基片托盘包括侧壁和侧壁围绕而成的中心开口，所述侧壁的内侧包括第一台阶部用于放置一热扩散板，所述第一台阶部下方包括一第二台阶部，所述第二台阶部的上表面设置有一隔热装置，所述隔热装置用于支撑待处理基片的第一表面，所述第一台阶部的内侧壁直径大于所述第二台阶部内侧壁直径。2.如权利要求1所述的基片托盘，其特征在于，所述隔热装置包括一隔热环，所述隔热环底面放置在所述第二台阶部上，所述第二台阶部的顶部包括一支撑面用于支撑待处理基片，还包括一竖直侧壁围绕所述支撑面。3.如权利要求1所述的基片托盘，其特征在于，所述隔热装置包括一隔热环，所述隔热环的顶部包括多条向上凸起的棱，所述基片放置在所述多条向上凸起的棱上。4.如权利要求3所述的基片托盘，其特征在于，所述隔热环的底面包括多条向下凸起的棱，所述隔热环通过多条所述棱与所述第二台阶部接触。5.如权利要求1所述的基片托盘，其特征在于，所述隔热装置包括多个沿圆周方向分开设置的支撑爪，所述支撑爪设置在所述第二台阶部上，且至少部分顶部用于支撑所述基片。6.如权利要求5所述的基片托盘，其特征在于，所述支撑爪包括水平延伸部和竖直延伸部，其中水平延伸部的底部平面放置在所述第二台阶部上，水平延伸部顶部横截面小于所述底部平面。7.如权利要求6所述的基片托盘，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，丁伟，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：