一種提高mocvd機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤的製作方法

2024-03-21 01:23:05

專利名稱：一種提高mocvd機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機化合物化學氣相沉澱)設備，尤其是指一種提高MOCVD機臺中外延波長均勻性的石墨盤。
背景技術：
MOCVD是在氣相外延生長(VPE)的基礎上發展起來的一種新型氣相外延生長技術。MOCVD是以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源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，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。通常MOCVD系統中的晶體生長都是在常壓或低壓(IO-IOOTorr)下通H2的冷壁石英(不鏽鋼)反應室中進行，襯底溫度為500-1200°C，用燈絲加熱石墨盤(襯底基片在石墨盤上方)，H2通過溫度可控的液體源鼓泡攜帶金屬有機 物到生長區。反應室是由不鏽鋼Shutter和石墨盤組成。為了生長組分均勻、超薄層、異質結構的化合物半導體材料，各生產廠家和研究者在反應室結構的設計上下了很大功夫，設計出了不同結構的反應室。石墨盤是由高純石墨製成，並包裹SIC層。加熱多採用燈絲輻射加熱。由熱電偶和溫度控制器來控制溫度，一般溫度控制精度可達到O. 2°C或更低。目前的Veeco465I型MOCVD機臺4寸外延石墨盤100的設計如圖I，具有高度h為50 μ m的底座102和平面的底面設計。在生長量子阱階段，如圖I中所示，外延片101在翹曲的作用下，中心部分更靠近甚至緊挨石墨盤的底座102，將導致這一部分溫度更高。VeeC0465I型MOCVD機臺生長4寸外延片時，由於襯底和外延之間的晶格失配會使外延片發生翹曲現象，翹曲使得在生長量子阱時外延片中心位置比邊緣更靠近或緊挨石墨盤Pocket的表面，從而使中心部分溫度高於邊緣部分，最終導致外延片中心部分的發光波長要比邊緣部分短。由於4寸外延片面積較大，將加劇外延中心部分和邊緣部分的波長差，這將對後續的晶片製成以及分選工作造成時間和成本的大幅增加；如果外延片的翹曲程度進一步加深，中心部分與邊緣部分的生長條件差異過大，還會進一步造成外觀異常，直接造成外延片的報廢。鑑於此，實有必要設計一種新的結構以改善上述問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於提出一種提高MOCVD機臺中4寸外延波長均勻性的石墨盤，當使用該石墨盤生長外延片時，可以改善外延片生長量子阱時中心與邊緣的溫場分布，從而改善外延片的波長均勻性。為了解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種提高MOCVD機臺中外延片201波長均勻性的石墨盤200，該石墨盤包括底座202以及卡持該外延片201的圓臺203 ；[0009]所述底座202包括弧形下凹的圓形底面2021以及自該圓形底面邊緣彎折延伸的側壁2022 ;所述圓臺203自該側壁2022的頂端向外彎折延伸而成。所述底座202的側壁2022的高度H為80-100 μ m。所述圓形底面2021的弧形下凹深度L為20-30 μ m。本實用新型不但提高了外延產出的合格率，並且大幅減少後續晶片與分選流程的時間和成本，提聞了最終的廣品廣出率。

圖I為現有的MOCVD機臺石墨盤與4寸外延翹曲現象狀態示意圖。圖2為本實用新型MOCVD機臺石墨盤與4寸外延使用狀態示意圖。 附圖標記說明外延片101、201 石墨盤 100高度H、h底座102、202深度L 圓臺203圓形底面 2021側壁2022底面2031側面203具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。請參閱圖2所示，一種提高MOCVD機臺中外延片201波長均勻性的石墨盤200。該石墨盤包括底座202以及卡持該外延片201的圓臺203。所述底座202呈圓盤形，其包括弧形下凹的圓形底面2021以及自該圓形底面邊緣彎折延伸的側壁2022。所述圓臺203自該側壁頂端向外彎折延伸而成。該圓臺203的底面2031和側面2032形成銳角。所述弧形下凹的弧度和外延片201翹曲的弧度接近一致。所述底座202的側壁2022高度H為80-100 μ m，用於避免出現生長過程中外延片中心部位與底座的底面挨在一起；同時圓形底面2021的弧形下凹深度L為20-30 μ m，用於以減小外延片的中心部分和邊緣部分到底座的底面的距離差。例如本實用新型可以用於VeeC0465I型MOCVD機臺4寸外延片的生長上，用於提高波長均勻性。當使用該設計石墨盤生長4寸外延片時，可以改善外延片生長量子阱時中心與邊緣的溫場分布，從而改善4寸外延片的波長均勻性。使用原本的Veeco465I型MOCVD機臺4寸外延石墨盤生長4寸2*1*1. 5高包PSS圖形襯底，中心波長比邊緣波長要短很多，而且外延片表面有異常的區域。使用了新Pocket設計的石墨盤後，外延的均勻性得到明顯提高，並且外延片的表面異常也明顯改善。在使用該Pocket設計的4寸石墨盤後，外延中心波長偏短的情況有了明顯改善，波長均勻性的到提高，並且原本因外延片中心與邊緣溫差過大造成的外觀異常也得到了改
盡
口 ο上述對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其它實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，對於本實用新型做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護 範圍之內。
權利要求1.一種提高MOCVD機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤，其特徵在於該石墨盤包括底座(202)以及卡持該外延片(201)的圓臺(203); 所述底座(202)包括弧形下凹的圓形底面(2021)以及自該圓形底面邊緣彎折延伸的側壁(2022);所述圓臺(203)自該側壁(2022)的頂端向外彎折延伸而成。
2.根據權利要求I所述的一種提高MOCVD機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤，其特徵在於所述底座(202)的側壁(2022)的高度H為80-100 iim。
3.根據權利要求I所述的一種提高MOCVD機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤，其特徵在於所述圓形底面(2021)的弧形下凹深度L為20-30 u m。
專利摘要本實用新型涉及一種提高MOCVD機臺中4寸外延片波長均勻性的石墨盤，該石墨盤包括底座(202)以及卡持該外延片(201)的圓臺(203)；所述底座(202)包括弧形下凹的圓形底面(2021)以及自該圓形地面邊緣彎折延伸的側壁(2022)；所述圓臺(203)自該側壁(2022)的頂端向外彎折延伸而成。本實用新型可以有效改善外延片生長量子阱時中心與邊緣的溫場分布，從而改善4寸外延片的波長均勻性以及外觀。
文檔編號C30B25/12GK202543389SQ20112046244
公開日2012年11月21日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者彭昀鵬, 潘堯波 申請人:上海藍光科技有限公司