CN111088483A - 外延石墨基座 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种外延石墨基座，属于外延生长设备领域。平边衬底放置在圆形凹槽内，圆形凹槽的侧壁上有阻挡层，阻挡层包括与圆形凹槽的侧壁相接触连接面，平边衬底的平边区域在圆形凹槽的底面上的投影为线段，连接面在底面上的投影为弧线。弧线两端之间距离大于线段长度，且线段两个端点与弧线两个端点通过两个直线段构成的封闭图形位于阻挡层在底面的投影内时，位于衬底与圆形凹槽的底面之间的阻挡层可以封闭平边衬底的平边区域与侧壁间的间隙，阻止了气流与热度从平边衬底的平边区域与圆形凹槽的侧壁之间的间隙中流失，减小可能出现的平边衬底整体受热不均及外延层在生长时的温度不达标的情况，平边衬底上生长的外延层的质量得到提高。

Description

外延石墨基座
技术领域
本公开涉及外延生长设备领域，特别涉及一种外延石墨基座。
背景技术
外延石墨基座是金属有机化合物化学气相沉积(英文：Metal-organic ChemicalVapor Deposition，简称：MOCVD)设备的一部分，外延石墨基座为圆柱体，外延石墨基座的一端的端面上设置有多个用于放置平边衬底的圆形凹槽。每个圆形凹槽的侧壁上均设置有多个等高的支撑凸起。外延石墨基座的另一端与MOCVD设备的驱动结构相连。
在制备外延片时，需要将衬底一一对应放在每个圆形凹槽内，衬底被支撑在多个支撑凸起上，与圆形凹槽的底面存在一定距离，圆形凹槽底面上的热量经过空气传递至衬底上，以使衬底的温度达到外延生长的要求温度。但在平边衬底上生长外延层时，平边衬底为圆形板的侧壁上切出有一平行圆形板轴线的平面的结构，气流会从平边衬底的平边区域与圆形凹槽侧壁之间的间隙流出，热量随气流一同从平边衬底的平边区域与圆形凹槽侧壁之间的间隙流失，导致平边衬底的平边区域能够达到的温度比其它部分低，达不到外延生长的要求温度，最终影响平边衬底上生长的外延层的质量。
发明内容
本公开实施例提供了一种外延石墨基座，能够减小平边衬底在生长时会出现的热度流失，保证在衬底上生长的外延层的质量。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种外延石墨基座，所述外延石墨基座的一端的端面上设置有多个用于放置平边衬底的圆形凹槽，每个所述圆形凹槽的侧壁上均设置有多个等高的支撑凸起，所述平边衬底支撑在多个所述支撑凸起上，所述平边衬底为一圆形板，所述平边衬底的侧壁上开有一平行所述平边衬底的轴线的平面，所述平面为所述平边衬底的平边区域，
所述圆形凹槽的侧壁上还设置有阻挡层，所述阻挡层仅包括一个与所述圆形凹槽的侧壁相接触的连接面，所述连接面与所述圆形凹槽的侧壁的形状相匹配，所述平边衬底的平边区域在所述圆形凹槽的底面上的投影为线段，所述连接面在所述底面上的投影为弧线，所述弧线的两个端点之间的距离大于所述线段的长度，所述线段的两个端点与所述弧线的两个端点分别通过两个直线段连接，所述线段、所述弧线与所述两个直线段构成一个封闭图形，所述封闭图形位于所述阻挡层在所述底面的投影内，所述阻挡层位于所述平边衬底与所述底面之间。
可选地，所述阻挡层在所述底面上的投影为月牙形。
可选地，所述阻挡层的两个端面均平行所述圆形凹槽的底面。
可选地，在所述底面的法向上，所述阻挡层与所述底面之间的最大距离等于所述支撑凸起与所述底面之间的最大距离。
可选地，所述阻挡层上设置有涂覆层，所述涂覆层包括与所述阻挡层的两个端面所在平面均相交的涂覆面，所述涂覆面与所述圆形凹槽的轴线之间的距离，在沿所述平边衬底靠近所述底面的方向上逐渐减小。
可选地，所述涂覆层在所述底面上的投影为月牙形。
可选地，所述阻挡层远离所述圆形凹槽的侧壁的一面垂直所述底面。
可选地，所述阻挡层为对称结构，所述阻挡层的对称轴与所述外延石墨基座的轴线相交，所述阻挡层位于所述圆形凹槽的轴线与所述外延石墨基座的轴线之间。
可选地，所述阻挡层为涂层。
可选地，所述阻挡层的制作材料与所述外延石磨基座的制作材料相同。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在使用此种外延石磨基座在平边衬底上生长外延层时，可以将平边衬底放置在圆形凹槽内，平边衬底被圆形凹槽侧壁上的多个支撑凸起支撑。圆形凹槽的侧壁上设置有阻挡层，阻挡层包括一个与圆形凹槽的侧壁相接触且形状匹配的连接面，平边衬底的平边区域在圆形凹槽的底面上的投影为线段，连接面在底面上的投影为弧线。弧线两端之间距离大于线段长度，且线段两个端点与弧线两个端点通过两个直线段构成的封闭图形位于阻挡层在底面的投影内时，位于衬底与圆形凹槽的底面之间的阻挡层可以封闭平边衬底的平边区域与圆形凹槽的侧壁之间的间隙，阻止了外延层在衬底上生长时气流与热度从平边衬底的平边区域与圆形凹槽的侧壁之间的间隙中流失，减小可能出现的平边衬底整体受热不均及外延层在生长时的温度不达标的情况，平边衬底上生长的外延层的质量得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的平边衬底的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的平边衬底的正视图；
图3是本公开实施例提供的一种外延石墨基座的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的圆形凹槽的使用状态示意图；
图5是本公开实施例提供的圆形凹槽的使用状态俯视图；
图6是公开实施例提供的阻挡层与涂覆层的横截面示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
为便于理解，此处先对平边衬底的结构进行说明，图1是本公开实施例提供的平边衬底的结构示意图，图2是本公开实施例提供的平边衬底的正视图，结合图1与图2，平边衬底10在图1中为弓形，图1中弓形划分为弦101以及弦101所对应的弧102，结合图2可知，平边衬底10为一圆形板，平边衬底10的侧壁上开有一平行平边衬底10的轴线的平面，平面为平边衬底10的平边区域10a。
图3是本公开实施例提供的一种外延石墨基座的结构示意图，外延石墨基座为圆柱体，外延石墨基座的一端的端面上设置有多个用于放置平边衬底10的圆形凹槽1，图4是本公开实施例提供的圆形凹槽的使用状态示意图，图5是本公开实施例提供的圆形凹槽的使用状态俯视图，结合图3～图5，每个圆形凹槽1的侧壁上均设置有多个等高的支撑凸起2，平边衬底10支撑在多个支撑凸起2上。
圆形凹槽1的侧壁上还设置有阻挡层3，阻挡层3仅包括一个与圆形凹槽1的侧壁相接触的连接面31，连接面31与圆形凹槽1的侧壁的形状相匹配，平边衬底10的平边区域10a在圆形凹槽1的底面11上的投影为线段A，连接面31在底面11上的投影为弧线B，弧线B的两个端点之间的距离大于线段A的长度，线段A的两个端点与弧线B的两个端点分别通过两个直线段C连接，线段A、弧线B与两个直线段C构成一个封闭图形，封闭图形位于阻挡层3在底面11的投影内，阻挡层3位于平边衬底10与底面11之间。
在使用此种外延石磨基座在平边衬底10上生长外延层时，可以将平边衬底10放置在圆形凹槽1内，平边衬底10被圆形凹槽1侧壁上的多个支撑凸起2支撑。圆形凹槽1的侧壁上设置有阻挡层2，阻挡层2包括一个与圆形凹槽1的侧壁相接触且形状匹配的连接面31，平边衬底10的平边区域10a在圆形凹槽1的底面上的投影为线段A，连接面31在底面上的投影为弧线B。弧线B两端之间距离大于线段A长度，且线段A两个端点与弧线B两个端点通过两个直线段C构成的封闭图形位于阻挡层2在底面的投影内时，位于衬底与圆形凹槽1的底面之间的阻挡层2可以封闭平边衬底10的平边区域10a与圆形凹槽1的侧壁之间的间隙，阻止了外延层在衬底上生长时气流与热度从平边衬底10的平边区域10a与圆形凹槽1的侧壁之间的间隙中流失，减小可能出现的平边衬底10整体受热不均及外延层在生长时的温度不达标的情况，平边衬底10上生长的外延层的质量得到提高。
并且这种结构中，阻挡层3阻挡气流的流出，也可以避免气流流出带来的气流紊乱，保证外延气流可以在平边衬底10上稳定生长。
如图5所示，弧线B的两端之间的连接线段可以平行于线段A。
弧线B的两端之间的连接线段可以平行于线段A时，阻挡层3可以将平边衬底10的平边区域10a与圆形凹槽1的侧壁之间的间隙完全封闭，提高阻挡气流流出的效果。
如图4所示，阻挡层3在底面11上的投影可为月牙形。
阻挡层3在底面11上的投影为月牙形时，可以在起到阻挡气流流失的同时，减小阻挡层3会遮挡到平边衬底10的面积，保证气流可以与平边衬底10进行较为均匀地接触，外延层在平边衬底10上生长时也能够均匀受热，外延层的波长均匀度得到提高，外延层的质量得到提高。
如图4所示，阻挡层3的两个端面32均可平行圆形凹槽1的底面11。
阻挡层3在底面11上的投影为月牙形的前提下，将阻挡层3的两个端面32设置为均平行圆形凹槽1的底面11，阻挡层3能够较为均匀地阻挡气流流失，使得平边衬底整体受热相对较为均匀，对外延层的生长质量有提高。
可选地，阻挡层3在底面11上的投影为月牙形且阻挡层3的两个端面32均平行圆形凹槽1的底面11的前提下，在底面11的法向上，阻挡层3与底面11之间的最大距离D1可等于支撑凸起2与底面11之间的最大距离D2。
采用这种设置，阻挡层3与支撑凸起2可以在同一高度上对平边衬底10进行稳定支撑，阻挡层3的一个端面32会与平边衬底10的一面相抵，对气流有更好的阻挡效果，并且此时平边衬底10的位置可以被阻挡层3与支撑凸起2一同支撑，衬底产生晃动的可能性较小，也可以提高在平边衬底10上生长的外延层质量。
示例性地，阻挡层3可为涂层。
阻挡层3使用涂层设置时，方便阻挡层3的成形，能够阻挡气流的同时也便于阻挡层3的形状的调整，可以提高外延石磨基座的通用性。
可选地，阻挡层3的制作材料可与外延石磨基座的制作材料相同。
阻挡层3为涂层的前提下，阻挡层3的制作材料可以与外延石磨基座的制作材料相同，采用这种设置时，阻挡层3与外延石磨基座的粘性较好，能够保证阻挡层3的稳定工作。
如图4所示，阻挡层3在底面11上的投影为月牙形且阻挡层3的两个端面32平行圆形凹槽1的底面11时，涂覆层4包括与阻挡层3的两个端面32所在平面均相交的涂覆面41，涂覆层4包括涂覆面41，涂覆面41与圆形凹槽1的轴线1a之间的距离D3，在沿平边衬底10靠近底面11的方向G上逐渐减小。
设置在阻挡层3上的涂覆层4可以进一步减小气流从平边衬底10的平边区域10a与圆形凹槽1的侧壁之间流失的可能性，涂覆层4所包括的涂覆面41与阻挡层3的两个端面32所在平面均相交，涂覆面41为涂覆层4的外表面。结合涂覆面41与圆形凹槽1的轴线1a之间的距离D3，在沿平边衬底10靠近底面11的方向G上逐渐减小时，涂覆层4在阻挡气流的流失的同时，涂覆层4的涂覆面41与平边衬底10之间仍会留下一定的空间，使得部分气流可以在涂覆面41与平边衬底10之间的空间对平边衬底10进行加热，提高阻挡气流流失的效果的同时保证气流对平边衬底10的稳定加热。
参考图4与图5，阻挡层3在底面11上的投影为月牙形且阻挡层3的两个端面32平行圆形凹槽1的底面11的前提下，涂覆层4在底面11上的投影可设置为月牙形。
涂覆层4在底面11上的投影为月牙形时，涂覆层4对气流的阻挡效果较好，并且也不会对气流加热平边衬底10造成较大影响，此时得到的平边衬底10上的外延层的质量较好。
如图5所示，阻挡层3在底面11上的投影的两个端点之间的距离D4可为0.5～1mm。
阻挡层3在底面11上的投影的两个端点D4之间的距离为0.5～1mm时，阻挡层3可以适用于大部分规格的平边衬底10，提高外延石磨基座的通用性。
图6是公开实施例提供的阻挡层与涂覆层的横截面示意图，如图6所示，阻挡层3远离圆形凹槽1的侧壁的一面可垂直底面11。
阻挡层3远离圆形凹槽1的侧壁的一面垂直底面11，可以便于涂覆层4的设置。
结合图3、图5与图6，阻挡层3可为对称结构，阻挡层3的对称轴3a可与外延石墨基座的轴线5相交，阻挡层3位于圆形凹槽1的轴线1a与外延石墨基座的轴线5之间。
阻挡层3的对称轴3a与所述外延石墨基座的轴线5相交且阻挡层3位于圆形凹槽1的轴线1a与外延石墨基座的轴线5之间时，平边衬底10在放进圆形凹槽1内时，平边衬底10的平边区域10a可以正对阻挡层3以及外延石磨基座的轴线5。此时在离心力的作用下平边衬底10的平边区域10a不会与圆形凹槽1的侧壁发生撞击，能够保证外延层在衬底上的稳定生长。
参考图3～图6，多个支撑凸起2可以沿圆形凹槽1的周向等距分布在圆形凹槽1的侧壁上，阻挡层3可以设置在两个相邻的支撑凸起2之间，且两个相邻的支撑凸起2对称设置在阻挡层3的对称轴3a的两侧。
采用这种设置时，阻挡层3可以与其他支撑凸起2一起对平边衬底10进行稳定支撑，保证外延层在平边衬底10上的稳定生长。
在本公开实施例提供的其他实施例中，阻挡层3也可不为对称结构，阻挡层3也可不设置在两个相邻的支撑凸起2之间，本公开对此不做限制。
如图6所示，涂覆层4本身可包括涂覆面41、贴合面42与涂覆层底面43，贴合面42与阻挡层3远离圆形凹槽1的侧壁的一面完全重合，涂覆层底面43与阻挡层3靠近圆形凹槽1的底面11的端面32在同一平面上，涂覆面41与贴合面及涂覆层底面43相交。
涂覆层4的这种设置较为合理，并且涂覆层4有气流阻挡效果的同时不会占用过多空间，使得平边衬底10能够被均匀加热，最终得到的外延层的波长均匀度也能够得到提高。
示例性地，涂覆层4也可为涂层。其作用本公开在此不做赘述。
可选地，涂覆层4的制作材料可与阻挡层3的制作材料相同。
涂覆层4的材料采用与阻挡层3的制作材料相同可以提高涂覆层4在阻挡层3上的粘性，保证涂覆层4整体的稳定使用。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外延石墨基座，所述外延石墨基座为圆柱体，所述外延石墨基座的一端的端面上设置有多个用于放置平边衬底(10)的圆形凹槽(1)，每个所述圆形凹槽(1)的侧壁上均设置有多个等高的支撑凸起(2)，所述平边衬底(10)支撑在多个所述支撑凸起(2)上，所述平边衬底(10)为一圆形板，所述平边衬底(10)的侧壁上开有一平行所述平边衬底(10)的轴线的平面，所述平面为所述平边衬底(10)的平边区域(10a)，其特征在于，
所述圆形凹槽(1)的侧壁上还设置有阻挡层(3)，所述阻挡层(3)仅包括一个与所述圆形凹槽(1)的侧壁相接触的连接面(31)，所述连接面(31)与所述圆形凹槽(1)的侧壁的形状相匹配，所述平边衬底(10)的平边区域(10a)在所述圆形凹槽(1)的底面(11)上的投影为线段(A)，所述连接面(31)在所述底面(11)上的投影为弧线(B)，所述弧线(B)的两个端点之间的距离大于所述线段(A)的长度，所述线段(A)的两个端点与所述弧线(B)的两个端点分别通过两个直线段(C)连接，所述线段(A)、所述弧线(B)与所述两个直线段(C)构成一个封闭图形，所述封闭图形位于所述阻挡层(3)在所述底面(11)的投影内，所述阻挡层(3)位于所述平边衬底(10)与所述底面(11)之间。
2.根据权利要求1所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)在所述底面(11)上的投影为月牙形。
3.根据权利要求2所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)的两个端面(32)均平行于所述圆形凹槽(1)的底面(11)。
4.根据权利要求3所述的外延石墨基座，其特征在于，在所述底面的法向上，所述阻挡层(3)与所述底面(11)之间的最大距离(D1)等于所述支撑凸起(2)与所述底面(11)之间的最大距离(D2)。
5.根据权利要求3所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)上设置有涂覆层(4)，所述涂覆层(4)包括与所述阻挡层(3)的两个端面所在平面均相交的涂覆面(41)，所述涂覆面(41)与所述圆形凹槽(1)的轴线(1a)之间的距离(D3)，在沿所述平边衬底(10)靠近所述底面(11)的方向(G)上逐渐减小。
6.根据权利要求5所述的外延石墨基座，其特征在于，所述涂覆层(4)在所述底面(11)上的投影为月牙形。
7.根据权利要求5所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)远离所述圆形凹槽(1)的侧壁的一面垂直所述底面(11)。
8.根据权利要求1～6任一项所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)为对称结构，所述阻挡层(3)的对称轴与所述外延石墨基座的轴线(5)相交，所述阻挡层(3)位于所述圆形凹槽(1)的轴线(1a)与所述外延石墨基座的轴线(5)之间。
9.根据权利要求1～6任一项所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)为涂层。
10.根据权利要求9所述的外延石墨基座，其特征在于，所述阻挡层(3)的制作材料与所述外延石磨基座的制作材料相同。
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