一種mocvd中用于放置硅襯底的石墨盤的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)技術領域，特別涉及一種用于金屬有機化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，以下簡稱MOCVD)用的石墨盤。
【【背景技術】】
[0002]金屬有機化學氣相沉積是一種利用有機金屬熱分解反應進行氣相外延生長薄膜的化學氣相沉積技術，它采用III族、II族元素的有機化合物和V族、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長II1-V族、I1-VI族化合物半導體材料以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，這些半導體薄膜主要應用在光電器件及微電子器件等領域。
[0003]MOCVD生長薄膜時主要將載流氣體通過有機金屬反應源的容器將反應源的飽和蒸汽帶至反應腔中與其他反應氣體混合，然后在被加熱的襯底上面發生化學反應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^(:、藍寶石(Al2O3)、LiA102等。對于氮化物發光器件常用的襯底為藍寶石(Al2O3)、SiC及Si。近十來年LED行業的快速發展，MOCVD作為目前唯一一種產業化生長LED的設備也在向著高度自動化與高度集成化的產業化模式發展。除去LED行業，MOCVD在微電子領域、電力器件、太陽能電池、超導器件等各領域的應用也越來越廣泛。由于MOCVD具有眾多的優勢和廣闊的使用范圍，M0CVD已經成為工業界主要的鍍膜技術。
[0004]石墨盤是MOCVD設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的反應腔中，通過加熱燈絲對盛放有襯底的石墨盤進行輻射加熱，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0.2°C或更低。
[0005]目前大部分公司在生長II1-V族氮化物發光器件時，使用的襯底材質絕大多數為藍寶石(Al2O3)襯底、少數公司使用SiC襯底和Si襯底。由于Si襯底和藍寶石(Al2O3)襯底與II1-V族氮化物外延層的晶格失配與熱膨脹系數的差異，在外延生長過程中外延片都會發生翹曲，但兩者翹曲現象會有差別。外延片產生翹曲造成片子受熱不均勻，對外延層質量有影響，并且II1-V族氮化物發光外延片的波長對溫度較為敏感，容易造成外延片內波長差異較大，會對后續的芯片制程以及分選工作造成時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英寸向更大尺寸發展，如6、8英寸甚至12英寸。參考圖1描述的為較早時期在藍寶石襯底上生長II1-V族氮化物半導體材料所使用的Flat石墨盤凹槽結構及外延片翹曲現象，外延片的翹曲導致片子與凹槽底面距離的差異，造成受熱不均勻現象非常明顯。參考圖2描述了目前較為常用的在藍寶石呈上生長II1-V族氮化物半導體材料所使用的Ring石墨盤凹槽結構及外延片翹曲現象，此凹槽結構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描述的是較早時期在硅襯底上生長II1-V族氮化物半導體材料所使用的Flat石墨盤凹槽結構及外延片翹曲現象，外延片的翹曲方向與藍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，將會加劇外延片質量與片內波長的差異，影響外延生長、器件制作及良率、成本等。
[0006]藍寶石(Al2O3)襯底上生長II1-V族氮化物外延片目前已經較為成熟，對應的MOCVD中使用的石墨盤設計也較為完善，如專利授權號為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還在發展中，MOCVD中使用的石墨盤的與藍寶石(Al2O3)襯底使用的石墨盤情況不一致。
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【發明內容】
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[0007]由于現有硅襯底上外延II1-V族氮化物半導體材料技術還在發展中以及現有MOCVD中生長II1-V族氮化物半導體材料使用的石墨盤主要針對的是藍寶石襯底，本發明的目的在于提供MOCVD中在硅襯底生長II1-V族氮化物半導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族氮化物半導體材料的晶體質量和外延片的波長均勻性。
[0008]本發明解決技術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有多個用于放置硅襯底的圓形凹槽;其中，
[0010]每個所述凹槽中包括:槽體、底面、第一側壁、用于放置所述硅襯底的圓臺以及第二側壁，其中，所述底面為位于所述槽體底部，且所述底面為環形、向上拱形凸起;所述第一側壁于所述槽體內部自所述底面邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成;所述圓臺于所述槽體內部自所述第一側壁的頂端向外彎折延伸而成;所述第二側壁于所述槽體內部自所述圓臺邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成，所述第二側壁的頂端與所述槽體表面內邊緣相接。
[0011 ]進一步優選地，所述第一側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]所述圓臺自所述第一側壁的頂端沿水平方向向外彎折延伸而成；
[0013]所述第二側壁自所述圓臺邊緣背離所述石墨盤盤體沿垂直方向彎折延伸而成。
[0014]進一步優選地，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]進一步優選地，當所述凹槽中放置2英寸的硅襯底時，所述底面的直徑范圍為42-49mm；或，
[0016]當所述凹槽中放置4英寸的硅襯底時，所述底面的直徑范圍為92_99mm(毫米)；或，
[0017]當所述凹槽中放置6英寸的硅襯底時，所述底面的直徑范圍為138-148mm;或，
[0018]當所述凹槽中放置8英寸的硅襯底時，所述底面的直徑范圍為188-198_。
[0019]進一步優選地，所述底面向上拱形凸起的高度H41范圍為l-250um(微米)。
[0020]進一步優選地，所述第一側壁沿垂直方向上的高度H42范圍分別為5-300um。
[0021]進一步優選地，所述第二側壁沿垂直方向上的高度H43范圍為0.4_3mm。
[0022]進一步優選地，所述石墨盤表面鍍有SiC(碳化硅)涂層。
[0023]與現有技術相比，本發明具有以下技術效果:
[0024]1.本發明應用于MOCVD中硅襯底上生長II1-V族氮化物半導體材料，石墨盤內凹槽的設計結構能較好匹配硅襯底上II1-V族氮化物外延層的翹曲，使溫場分布更均勻，從而提升外延層晶體質量，提高發光外延片的波長均勻性。
[0025]2.本發明在外延生長過程中提高外延產出的質量與良率，對于后續芯片制程中的工藝與分選流程的時間和成本都能有效的改善與減少，最終提高產品性能與良率。
【【附圖說明】】
[0026]圖1是MOCVD機臺中在藍寶石襯底上生長II1-V族氮化物半導體材料較早時期使用的Flat石墨盤凹槽截面圖及外