石墨盤及異形襯底的製作方法
2023-04-28 13:58:01 3
專利名稱：石墨盤及異形襯底的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學氣相沉積(CVD)技術領域，特別涉及用於化學氣相沉積工藝的石墨盤和異形襯底。
背景技術：
MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在氣相外延生長(VPE)的基礎上發展起來的一種化學氣相外延沉積工藝。它以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長的源材料，以熱分解反應方式在石墨盤上進行沉積工藝，生長各種III-V族、II-VI族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。下面對現有的化學氣相沉積工藝的原理進行說明。具體地，以MOCVD為例，請參考 圖I所示的現有的化學氣相沉積工藝設備的結構示意圖。手套箱10內形成有相對設置的噴淋頭11和石墨盤12。所述噴淋頭11內可以設置多個小孔，所述噴淋頭11用於提供反應氣體。所述石墨盤12內具有多個凹槽，每個凹槽內對應放置一片襯底121，所述襯底121的材質通常為價格昂貴的藍寶石。所述石墨盤12的下方還形成有加熱單元13，所述加熱單元13對石墨盤12進行加熱，石墨盤12受熱升溫，能夠以熱輻射和熱傳導方式對襯底121進行加熱。由於襯底121放置在石墨盤12中，兩者接觸，因此石墨盤12對襯底121的加熱以熱傳導為主。在進行MOCVD工藝時，反應氣體自噴淋頭11的小孔進入石墨盤12上方的反應區域(靠近襯底121的表面的位置)，所述襯底121由於加熱單元13的熱傳導加熱而具有一定的溫度，從而該溫度使得反應氣體之間進行化學反應，從而在襯底121表面沉積外延材料層。在實際中發現，現有的化學氣相沉積設備的產量偏低，外延晶片的成本較高，無法滿足應用的要求。
實用新型內容本實用新型實施例解決的問題是提供了一種石墨盤和異形襯底，通過在石墨盤中放置異形襯底，提高了石墨盤的利用率，提高了化學氣相沉積設備的產量，降低了外延晶片的成本，滿足了應用的要求。為了解決上述問題，本實用新型提供一種用於化學氣相沉積工藝的石墨盤，具有用於放置襯底的凹槽，所述凹槽為異形凹槽，所述異形凹槽中放置異形襯底，所述異形凹槽和異形襯底用於增大石墨盤的利用率。可選地，所述異形凹槽的形狀為等腰梯形、正六邊形、長方形或正方形。可選地，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。可選地，所述石墨盤的直徑為16 19英寸。可選地，所述異形凹槽和異形襯底的形狀為等腰梯形，所述異形襯底具有直徑為4英寸的外接圓，所述石墨盤中的異形凹槽和放置的異形襯底的數目分別為68個。可選地，所述異形凹槽和異形襯底的形狀為正方形，所述異形襯底具有直徑為4英寸的外接圓，所述石墨盤中的異形凹槽和放置的異形襯底的數目分別為21個。相應地，本實用新型還提供一種異形襯底，所述異形襯底的形狀為長方形、正方形、等腰梯形或正六邊形。可選地，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型提供的石墨盤中的凹槽為異形凹槽，其中放置了與所述異形凹槽對應的異形襯底，提高了石墨盤的利用率，提高了化學氣相沉積設備的產量，降低了外延晶片的成本，滿足了應用的要求；
·[0018]進一步優化地，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸，從而所述異形襯底可以利用現有的常見的圓形襯底切割製作，該異形襯底對應的面積為利用該圓形襯底能夠切割的最大面積，從而也減少了圓形襯底的材料的浪費。
圖I是現有技術的MOCVD裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型第一實施例的石墨盤的示意圖；圖3是本實用新型第二實施例的石墨盤的示意圖。
具體實施方式
現有的化學氣相沉積設備的產量偏低，外延晶片的成本較高，無法滿足應用的要求。經過發明人研究發現，由於現有的化學氣相沉積設備的石墨盤中放置的襯底的布局不合理，導致了石墨盤的利用率偏低，並且導致了化學氣相沉積設備每一爐能工藝的襯底的數目受到了限制。以現有的直徑為18英寸的石墨盤為例，若其中放置4英寸襯底，則其中最多能夠放置12片，石墨盤表面的利用率僅為59%，石墨盤的利用率偏低。本實用新型所述的石墨盤的利用率是指，石墨盤上放置的全部襯底的面積之和與石墨盤的直徑對應的圓的面積的百分比。發明人考慮基於現有的襯底和石墨盤的結構對石墨盤中放置的襯底進行合理的布局，以提高對石墨盤的利用率。由於現有的襯底通常是圓形的，無論怎樣布局，相鄰的圓形襯底之間總會有部分石墨盤無法利用。為了解決上述問題，發明人考慮採用異形襯底，並且在石墨盤中對應設置用於放置異形襯底的異形凹槽。本實用新型通過在所述異形凹槽中放置異形襯底，異形襯底能夠儘可能的將石墨盤填滿，使得相鄰的異形襯底之間沒有石墨盤裸露，從而大大提聞了石墨盤的利用率。本實用新型所述的異形襯底，主要是與本領域常見的圓形襯底所區別，即本實用新型所述的異形襯底具有特殊的襯底形狀，將本實用新型所述的異形襯底布局於石墨盤中時，相鄰的異形襯底之間能夠互補以使得相鄰的襯底之間沒有石墨盤露出，完全將石墨盤的表面覆蓋，該異形襯底能夠最大限度的利用石墨盤的正面。本實用新型所述的異形襯底的形狀應至少為軸對稱形狀，以保證在化學氣相沉積工藝過程中的受到的應力平衡。並且採用本實用新型所述的異形襯底，需要在石墨盤中對應地形成與異形襯底的尺寸和形狀相同的異形襯底。下面結合具體的實施例對本實用新型的技術方案進行詳細的說明。為了更好地說明本實用新型的技術方案，請結合圖2所示的本實用新型第一實施例的石墨盤的結構示意圖。為了便於表示，圖中僅示出了石墨盤20的正面，即石墨盤20的朝向噴淋頭(未示出)一側的表面。作為一個實施例，石墨盤20的正面放置了多片異形襯底21。本實用新型所述的石墨盤20的直徑為18英寸。在實際中，根據應用的需要，石墨盤的直徑還可以為其他的尺寸(比如為10英寸、30英寸等)。本實用新型所述的異形襯底21的形狀為等腰梯形，相應的石墨盤20中的異形凹槽的形狀為等腰梯形。所述等腰梯形的腰與底邊的夾角為60度。作為可選的實施例，所述等腰梯形的尺寸滿足其外接圓的直徑為4英寸，從而可以現有的常見的直徑為4英寸的圓 形襯底切割製作所述異形襯底。在其他的實施例中，異形襯底的外接圓的直徑還可以為其他尺寸，從而可以利用直徑為其他尺寸的圓形襯底切割製作異形襯底。本實用新型所述的其他尺寸可以為2英寸、6英寸、8英寸、I. 5英寸等。作為一個實施例，本實用新型的直徑為18英寸的石墨盤中放置等腰梯形的異形襯底21的數目為68。基於此布局，對石墨盤的利用率為85%，而現有技術採用常見的圓形襯底放置在石墨盤中對石墨盤的利用率僅為59%，可見採用本實用新型實施例的異形襯底能夠提高對石墨盤的利用率。雖然本實施例以直徑為18英寸的石墨盤進行說明，但是對於直徑範圍為16 19英寸的石墨盤，利用本實施例的68個等腰梯形的異形襯底進行布局，均可以獲得較聞的對石墨盤的利用率。本實用新型所述的異形襯底21的材料可以為藍寶石、碳化矽、矽、氧化鋅或砷化鎵。作為一個實施例，所述異形襯底21的材料為藍寶石。本實用新型以異形襯底21的形狀為等腰梯形為例進行說明，在其他的實施例中，所述異形襯底21的形狀還可以為其他的對稱圖形，比如所述異形襯底的形狀可以為等腰梯形、正六邊形、長方形或正方形，相應地，石墨盤20中的異形凹槽的形狀可以為等腰梯形、正六邊形、長方形或正方形。無論所述異形襯底21的何種形狀，均可以利用直徑與該異形襯底的外接圓的直徑相同的圓形襯底，進行切割獲得，這樣便於異形襯底的加工製作。這樣，也能夠保證該異形襯底對應的面積為利用該圓形襯底能夠切割的最大面積，從而也減少了圓形襯底的材料的浪費。為了能夠利用現有的圓形襯底製作，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑與現有的圓形襯底的直徑相同，現有的圓形襯底的直徑包括2英寸、4英寸、6英寸、8英寸甚至更大。下面請參考圖3所示的本實用新型第二實施例的石墨盤的結構示意圖。與第一實施例相同的結構米用相同的標號表不。本實施例與前一實施例的區別在於，石墨盤20中放置的異形襯底21的形狀為正方形，對應的石墨盤20中的凹槽的形狀為正方形。本實施例中，形狀為正方形的異形襯底20直徑為4英寸的圓形襯底切割製作。本實施例中，所述石墨盤20的直徑為17. 5英寸。在其他的實施例中，所述石墨盤20的直徑可以為其他尺寸(比如10英寸、35英寸等)。[0033]本實施例中，直徑為17. 5英寸石墨盤20中放置的正方形的異形襯底21的數目為21個，對石墨盤的利用率為70%，與現有技術在石墨盤中放置普通的圓形襯底相比，大大提高了對石墨盤的利用率。對於直徑尺寸為17 19寸的石墨盤，按照本實施例的正方形布局進行布置，均能獲得較高的石墨盤的利用率。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型提供的石墨盤中的凹槽為異形凹槽，其中放置了與所述異形凹槽對應的異形襯底，提高了石墨盤的利用率，提高了化學氣相沉積設備的產量，降低了外延晶片的成本，滿足了應用的要求；進一步優化地，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸，從而所述異形襯底可以利用現有的常見的圓形襯底切割製作，該異形襯底對應的面積為利用該圓形襯底能夠切割的最大面積，從而也減少了圓形襯底的材料的浪費。雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，但本實用新型並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本實用新型的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求1.一種用於化學氣相沉積工藝的石墨盤，具有用於放置襯底的凹槽，其特徵在於，所述凹槽為異形凹槽，所述異形凹槽中放置異形襯底，所述異形凹槽的形狀與所述異形襯底的形狀對應，所述異形襯底為圓形襯底以外的襯底，所述異形凹槽和異形襯底用於增大石墨盤的利用率。
2.如權利要求I所述的石墨盤，其特徵在於，所述異形凹槽的形狀為等腰梯形、正六邊形、長方形或正方形。
3.如權利要求2所述的石墨盤，其特徵在於，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。
4.如權利要求2所述的石墨盤，其特徵在於，所述石墨盤的直徑為16 19英寸。
5.如權利要求4所述的石墨盤，其特徵在於，所述異形凹槽和異形襯底的形狀為等腰梯形，所述異形襯底具有直徑為4英寸的外接圓，所述石墨盤中的異形凹槽和放置的異形襯底的數目分別為68個。
6.如權利要求4所述的石墨盤，其特徵在於，所述異形凹槽和異形襯底的形狀為正方形，所述異形襯底具有直徑為4英寸的外接圓，所述石墨盤中的異形凹槽和放置的異形襯底的數目分別為21個。
7.一種異形襯底，其特徵在於，所述異形襯底為圓形襯底以外的襯底，所述異形襯底的形狀為長方形、正方形、等腰梯形或正六邊形。
8.如權利要求7所述的異形襯底，其特徵在於，所述異形襯底的形狀和尺寸應滿足其外接圓的直徑為2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。
專利摘要本實用新型提供用於化學氣相沉積工藝的石墨盤和異形襯底，所述石墨盤具有用於放置襯底的凹槽，所述凹槽為異形凹槽，所述異形凹槽中放置異形襯底，所述異形凹槽和異形襯底用於增大石墨盤的利用率。本實用新型通過在石墨盤中放置異形襯底，提高了石墨盤的利用率，提高了化學氣相沉積設備的產量，降低了外延晶片的成本，滿足了應用的要求。
文檔編號C23C16/44GK202705461SQ20122010097
公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者梁秉文, 趙茂盛 申請人:光達光電設備科技(嘉興)有限公司