CN104451605A - Mocvd设备的石墨托盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MOCVD设备的托盘，包括盘体(10)和覆盖于盘体的该上表面的托盖(20)，盘体(10)呈一扁圆柱形，其上表面为平整面。盘体可由石墨材料形成，上表面覆盖有一层碳化硅保护层托盖的上表面设置有凹槽，所述凹槽(21)用于容纳进行MOCVD工艺的衬底。托盖可由石英材料形成。本发明具有改善MOCVD设备中的石墨托盘的使用寿命及其适用性，使之能适用于不同尺寸、形状的衬底优点。

Description

MOCVD设备的石墨托盘

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及MOCVD的设备，特别是一种用于MOCVD设备中的石墨托盘，该石墨托盘带有石英托盖，该石英托盖能适应于不同的衬底。

背景技术

半导体材料是生产半导体器件必需的材料，是半导体器件应用中的基础，它决定和支撑着整个半导体电子产品的水平和发展。目前半导体材料中最重要的一种就是半导体外延材料，它通常包括很多层，有衬底材料、缓冲层(n型、p型或者本征半导体材料)、有源区、接触层(p型或者n型)，其应用范围包括微电子、光电子器件电路，如LED、LD、PD、IC等等。制备半导体外延材料的方法种类很多，其中MOCVD方法是目前产业界制备化合物外延材料尤其是光电子材料的主要手段。

MOCVD方法相对于其他方法，如MBE、LPE、PLD等，具有生长效率较高、控制精度更好、成本相对较低的优势，是当前产业上普遍采用的方法。虽然现在已经有每炉一次生长数十片到近百片的外延片，实际的生产能力依然受到很大限制。例如，曾经报道的95片2英寸的GaAs MOCVD外延炉使用量并不高，而当前广泛被业界认可的氮化物MOCVD外延炉，最大的只不过是Veeco的54片2英寸机和Aixtron的56片2英寸机。随着对半导体外延材料需求的增加，尤其是对于量大面广的LD、LED等光电子外延材料的需求增加，采用新的设备设计以进一步增加产能、降低成本显得非常重要。

其中MOCVD外延生长中所用到的装载衬底片的石墨托盘，是MOCVD设备中十分重要的部件。III族氮化物外延生长中用到的石墨托盘，为了避免氨气、氢气等气体对石墨的腐蚀作用，一般在石墨托盘的表面会镀一层薄的均匀的碳化硅保护层。材料的外延生长中对该碳化硅保护层的均匀性、一致性、导热性要求非常高，对其寿命也有一定的要求。以54片2英寸的石墨托盘为例，其价格为30000人民币以上，是MOCVD设备中比较昂贵的耗材。如何降低石墨托盘的生产成本、提高其使用寿命，对降低MOCVD设备使用成本有很大的作用。

作为MOCVD设备中的昂贵耗材，石墨托盘的成本及寿命直接决定了MOCVD设备的运行成本。在高温状况下运行的石墨托盘，卡槽边缘为易损伤的位置。为了适应不同衬底形状、尺寸的外延生长，常常需要重新设计石墨托盘放置衬底片的凹槽。

发明内容

本发明旨在改善MOCVD设备中的石墨托盘的使用寿命及其适用性，使之能适用于不同尺寸、形状的衬底。

本发明在托盘的顶部固定一个托盖，以适应不同尺寸、不通形状的衬底外延生长。

本发明提出一种用于MOCVD设备的托盘，包括：盘体，呈一扁圆柱形其上表面为平整面；托盖，其覆盖于所述盘体的该上表面。

一种实施方式是，所述盘体由石墨材料形成。

一种实施方式是，所述盘体的所述上表面覆盖有一层保护层。

一种实施方式是，所述保护层由碳化硅材料构成。

一种实施方式是，所述保护层的厚度为1-10nm。

一种实施方式是，所述托盖的下表面完全覆盖并紧贴所述盘体的上表面。

一种实施方式是，所述托盖通过卡槽与盘体固定。

一种实施方式是，所述托盖的上表面设置有凹槽，所述凹槽用于容纳进行MOCVD工艺的衬底。

一种实施方式是，所述托盖由石英材料形成。

一种实施方式是，所述凹槽为圆形或方形。

本发明通过在盘体的上表面设置一个托盘，并使托盘的上表面设置有凹槽，使得石英托盖能够形成独立的衬底片pocket，用来替换传统具有加工成凹槽的涂布有碳化硅涂层的石磨盘，能够改善石磨盘的使用寿命，并且能够适用不同的衬底需求，降低MOCVD的运行成本。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，以下结合具体的实施方式对本发明做详细的描述，其中：

图1是本发明的一个实施例的用于MOCVD设备的托盘的盘体的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的用于MOCVD设备的托盘的托盖的结构示意图；

图3是图1和图2所示的实施例中带有托盖的托盘的整体结构示意图；

图4是本发明的用于MOCVD设备的托盘的另一实施方式的托盖的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种改善MOCVD设备中装载衬底片的托盘，该托盘的具有长的使用寿命及高的适应性。该托盘的大小可以是适应不同的反应室要求而进行变化，其下部为盘体，盘体表面有碳化硅保护层。并且，盘体表面为平整的表面。

此外，该托盘在盘体上固定有托盖。托盖的材料优选为石英，石英托盖的尺寸稍大于石墨托盘，以便石英托盖能罩在盘体的上表面，且石英托盖的下表面紧贴盘体的上表面。石英托盖的上表面被分隔成不同的形状，以适应不同形状、尺寸衬底的需要。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的一个实施例的用于MOCVD设备的托盘的盘体的结构示意图，该图为俯视图。如图1所示，该实施例的的托盘的盘体10呈一扁圆柱形其上表面为平整面，且覆盖有一层保护层。所述盘体10可由石墨形成，也可有其他耐高温的材料形成；所述保护层可以是碳化硅，也可由其他耐高温、耐氨气腐蚀的保护层，并且具有良好的导热能力。盘体10大小可以是适应不同的反应室要求而进行变化。在该实施例中，盘体为石墨形成，其保护层是厚度为1-10nm的碳化硅，碳化硅可通过喷涂方法或者粉末冶金的方法形成于石墨盘体上。图2是本发明的一个实施例的用于MOCVD设备的托盘的托盖的结构示意图。该托盖固定在图1所示的盘体10上。如图2所示，该托盖20的上表面设置有凹槽21，该凹槽21用于容纳进行MOCVD工艺的衬底。因此，其形状优选为与所要进行MOCVD工艺的衬底的形状一致，尺寸略大于衬底的尺寸。凹槽21可以是一个，也可以是多个，其深度在300-800μm之间。所述托盖20可由石英材料形成，或者其他耐高温、耐氨气腐蚀的材料形成。

图3是图1和图2所示的实施例中带有托盖的托盘的整体结构示意图。如图3所示，托盖20罩在盘体10的上面，托盖20的下表面完全覆盖并紧贴盘体10的上表面。托盖20通过卡槽与盘体10固定。托盖可与盘体自由拆卸，方便设备的维护与使用。

图1～图3的实施例是本发明的一种具体的实施方式，本发明还可以由其他的方式实施。例如，图4是本发明的另一实施方式的托盖的示意图，如图4所示，托盘20是由方形的凹槽21分隔成可以放置方形衬底。此外，托盖20可以设计成由各种形状的凹槽分隔成的区域，用来放置不通尺寸、形状的衬底，而不仅仅局限于方形、圆形或者两寸、四寸的衬底。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，包括：

盘体(10)，呈一扁圆柱形，其上表面为平整面；

托盖(20)，覆盖于所述盘体(10)的该上表面。

2.如权利要求1所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述盘体(10)由石墨材料形成。

3.如权利要求1所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述盘体的所述上表面覆盖有一层保护层。

4.如权利要求3所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述保护层由碳化硅材料构成。

5.如权利要求3或4所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述保护层的厚度为1-10nm。

6.如权利要求1所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述托盖(20)的下表面完全覆盖并紧贴所述盘体(10)的上表面。

7.如权利要求6所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述托盖(20)通过卡槽与盘体(10)固定。

8.如权利要求1、6、7中任一项所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述托盖(20)的上表面设置有凹槽(21)，所述凹槽(21)用于容纳进行MOCVD工艺的衬底。

9.如权利要求8所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述托盖(20)由石英材料形成。

10.如权利要求8所述的用于MOCVD设备的托盘，其特征在于，所述凹槽为圆形或方形。