CN113862780A - 一种应用于mocvd设备的可伸缩基座 - Google Patents

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张金凤
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Abstract

本发明公开了一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座，所述基座包括：基体、压力传感器、伸缩杆、控制装置；其中，所述基体包括母材和涂层；所述基体内部均匀的分布多个伸缩杆；所述压力传感器位于所述伸缩杆顶部；所述控制装置位于所述基体底部中间；所述控制装置内部署有数据处理模块；所述控制装置、压力传感器和伸缩杆部署有通信模块。所述基座能够根据压力信息进行智能伸缩，能够解决在外延生长时由于温度升高导致衬底与基座发生分离的现象，能够保证基座与衬底实时保持贴合状态，从而使衬底各处能够均匀加热，使衬底各处的温度均匀分布，以提高外延生长得到的半导体材料的晶体薄膜质量。

Description

一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座
技术领域
本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座。
背景技术
MOCVD((Metal-organic Chemical Vapor DePosition，金属有机化合物化学气相沉积)法广泛应用于半导体材料的制备，如在传统MOCVD设备反应室内进行GaN的外延生长，以制备得到GaN半导体材料。具体的，将衬底放置在传统MOCVD设备内的基座上，通过向反应室通入反应物气体，并对衬底进行加热，从而在衬底上形成GaN半导体材料。
但是，现有技术中，利用传统的MOCVD设备用的基座进行外延生长时，随着温度的升高，衬底会发生形变，如：衬底会向上弯曲，与基座分离，此时，到达衬底表面的反应物浓度和衬底各处的温度分布存在较大差异，进一步导致衬底各处的生长速率存在较大差异，从而影响在衬底上外延生长的薄膜厚度和组分的均匀性，降低薄膜质量。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座，所述基座包括：基体、压力传感器、伸缩杆、控制装置、数据处理模块和通信模块；其中，所述基体包括母材和涂层；所述基体内部均匀的分布多个伸缩杆；所述压力传感器位于所述伸缩杆顶部；所述控制装置位于所述基体底部中间；所述控制装置内部署有数据处理模块；所述控制装置、压力传感器和伸缩杆部署有通信模块。
在本发明的一个实施例中，所述涂层覆盖在所述母材的侧面和顶部。
在本发明的一个实施例中，所述母材和所述涂层分别具有反磁性和顺磁性中的任意一个磁性，且所述涂层对应的磁性与所述母材对应的磁性不同。
本发明的有益效果：
本发明所述基座能够根据压力信息进行智能伸缩，能够解决在外延生长时由于温度升高导致衬底与基座发生分离的现象，能够保证基座与衬底实时保持贴合状态，从而使衬底各处能够均匀加热，使衬底各处的温度均匀分布，以提高外延生长得到的半导体材料的晶体薄膜质量。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座剖面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座向上延伸工作流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座向下收缩工作流程示意图。
附图标记说明：
基体10、压力传感器20、伸缩杆30、控制装置40、母材11、涂层12。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座立体结构示意图，所述基座包括：基体10、压力传感器20、伸缩杆30、控制装置40。
通常本领域技术人员基于圆形衬底进行外延生长处理，因此，本发明所述基体通常为圆柱体，参见图1中呈圆柱形状的基体。
可选的，所述基体10包括母材11和涂层12。
可选的，所述涂层12覆盖在所述母材11的侧面和顶部。
可选的，所述母材11和所述涂层12分别具有反磁性和顺磁性中的任意一个磁性，且所述涂层对应的磁性与所述母材对应的磁性不同。
可选的，所述母材11由石墨制备；所述涂层12由碳化硅制备。
基于石墨材料得到的母材和基于碳化硅材料得到的涂层，具有一定的延展性，从而使基体具有延展性。在外延生长加热的过程中，衬底会发生变形，基体的延展性能够使基体随着衬底的形变而发生形变，能够避免衬底与基体分离。
另外，石墨材料和碳化硅材料是热的良导体，基于石墨材料得到的母材和基于碳化硅材料得到的涂层，能够传导热量。
所述基体10内部均匀的分布多个伸缩杆30。
所述伸缩杆的数量由本领域技术人员根据业务需要进行设置，可以理解，本发明对此不做限制。通常所述伸缩杆的尺寸较小，能够减小整个基座的体积。
本发明中所述伸缩杆与基体的底部保持持平。
所述压力传感器20位于所述伸缩杆30顶部。
本发明所述压力传感器通常选用精度高的微型压力传感器，其尺寸小能够减小整个基座的体积，精度高能够提高基座的伸缩精准度，以提高外延生长的薄膜质量。
由于基体10顶部直接与衬底接触，为了使衬底受热均匀，本发明优先设置压力传感器的顶部与基体顶部距离很近，但不超过基体顶部表面，从而提高压力检测的精度，提高基座的伸缩精准度，以提高外延生长的薄膜质量。
所述控制装置40位于所述基体10底部中间。
所述控制装置40内部署有数据处理模块。
所述控制装置40、压力传感器20和伸缩杆30部署有通信模块。
所述通信模块如蓝牙模块，基于所述蓝牙模块，所述控制装置、压力传感器和伸缩杆之间能够进行实时数据传输业务。
可选的，所述压力传感器、所述伸缩杆和所述控制装置的外表面镀有屏蔽膜。
本发明中所述屏蔽膜优先采用具有耐高温屏蔽膜，且所述耐高温屏蔽膜是热的绝缘体。由于衬底外延生长过程中需要很高的温度，导致基座中的基体温度也很高，因此，屏蔽膜能够在高温环境下，作为保护壳，避免压力传感器、伸缩杆和控制装置被加热，影响伸缩性能。
外延生长开始前，由本领域技术人员向控制装置置入一个初始压力值，该初始压力值作为后续伸缩杆是否发生伸缩变化的标准。
参见图3，是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座向上延伸工作流程示意图。在外延生长过程中，由压力传感器实时监测基体顶部表面的实时压力值，压力传感器会将监测到的实时压力值经由通信模块实时传送给控制装置，当控制装置经由数据处理模块对实时压力值进行分析，当分析确定实时压力值与初始压力值不同时，根据分析结果向伸缩杆发送伸缩指令，使其做出收缩或延伸的行为，从而在衬底外延生长过程中，保证基体的顶部实时与衬底保持贴合状态。
示例如：基体中部署有10个伸缩杆，分别标记为1号～10号，当温度升高时，衬底发生形变向上弯曲，与基体发生分离，此时，经由数据处理模块对实时压力数据进行分析，确定1号～4号伸缩杆位置对应的基体顶部表面的压力发生变化，以及根据压力变化数据，确定1号～4号伸缩杆向上延伸，从而使基体顶部表面发生形变，直到与衬底接触，当控制装置实时分析得到1号～4号伸缩杆位置对应的基体顶部表面的压力实时数据与压力初始数据相同时，向伸缩杆发送延伸停止指令，1号～4号伸缩杆停止延伸变化。
本发明在外延生长结束后，发生伸缩变化的伸缩杆能够自行恢复伸缩状态。
参见图4，是本发明实施例提供的一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座向下收缩工作流程示意图。在外延生长结束后，控制装置向伸缩杆发送伸缩状态恢复指令，发生伸缩变化的收缩杆能够根据指令，恢复到初始状态，从而使基体恢复到初始状态。示例如，在外延生长过程中，1号～4号伸缩杆发生了向上延伸变化，当外延生长结束时，控制装置向伸缩杆发送伸缩状态恢复指令，1号～4号伸缩杆会根据恢复指令向下收缩，直到收缩到初始状态，即，此时实时压力值与初始压力值相同，停止收缩，从而所有伸缩杆处于初始状态，基体恢复到初始状态。
综上，本发明所述基座能够根据压力信息进行智能伸缩，能够解决在外延生长时由于温度升高导致衬底与基座发生分离的现象，能够保证基座与衬底实时保持贴合状态，从而使衬底各处能够均匀加热，使衬底各处的温度均匀分布，以提高外延生长得到的半导体材料的晶体薄膜质量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种应用于MOCVD设备的可伸缩基座，其特征在于，所述基座包括：基体、压力传感器、伸缩杆、控制装置；其中，
所述基体包括母材和涂层；
所述基体内部均匀的分布多个伸缩杆；
所述压力传感器位于所述伸缩杆顶部；
所述控制装置位于所述基体底部中间；
所述控制装置内部署有数据处理模块；
所述控制装置、压力传感器和伸缩杆部署有通信模块。
2.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，所述涂层覆盖在所述母材的侧面和顶部。
3.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，所述母材和所述涂层分别具有反磁性和顺磁性中的任意一个磁性，且所述涂层对应的磁性与所述母材对应的磁性不同。
4.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，所述母材由石墨制备；所述涂层由碳化硅制备。
5.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，所述压力传感器、所述伸缩杆和所述控制装置的外表面镀有屏蔽膜。
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