CN217077860U - 承载盘和反应腔室 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种承载盘和反应腔室，承载盘包括多个用于放置晶圆片的凹槽，凹槽的深度小于晶圆片的厚度；凹槽的边缘设置有至少一个凸起结构，凸起结构用于阻挡晶圆片。如此，既可以通过深度小于晶圆片的厚度的凹槽避免MOCVD外延过程中凹槽侧壁因热传导/热辐射而导致的对晶圆片的加热，又可以通过凸起结构的设计阻挡晶圆片在MOCVD外延过程中从凹槽飞离，有效提高了晶圆片所处位置的稳定性和所处温场受热的均匀性，进而提高了晶圆片的外延良品率。

Description

承载盘和反应腔室

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种承载盘和反应腔室。

背景技术

金属有机化合物化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)是一种利用有机金属热分解反应进行气相外延生长薄膜的化学气相沉积技术，主要用于化合物半导体的气相生长上。

在气相沉积过程中，半导体材料受热的均匀性是影响材料外延良品率的关键因素之一，即材料的受热均匀性越好，材料在外延过程中产生的各类缺陷越少。因此，提高材料所处温场受热的均匀性对于提高半导体材料的良品率具有重要意义。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于，提供一种承载盘和反应腔室，该承载盘可以提高半导体材料所处温场受热的均匀性，进而提高材料外延良品率。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请的第一方面提供一种承载盘，包括多个用于放置晶圆片的凹槽，所述凹槽的深度小于所述晶圆片的厚度；

所述凹槽的边缘设置有至少一个凸起结构，所述凸起结构用于阻挡所述晶圆片。

可选的，所述凸起结构位于所述承载盘旋转时，所述凹槽的边缘上承受所述晶圆片离心力的区域。

可选的，所述凸起结构位于所述承载盘旋转时，所述凹槽的边缘为所述晶圆片提供侧向支撑力的区域。

可选的，所述凸起结构的形状包括圆柱形、圆台形、棱柱形和楔形中的任一种。

可选的，所述凸起结构与所述晶圆片的接触面为弧形面，所述弧形面与所述晶圆片的边缘形状契合。

可选的，所述凹槽的深度为所述晶圆片的厚度的50％-90％。

可选的，多个所述凹槽在所述承载盘上呈圆环状分布。

可选的，所述凸起结构部分深入所述凹槽的侧壁或者紧贴在所述凹槽的侧壁。

可选的，所述凸起结构的材料包括石墨。

本申请的第二方面提供一种反应腔室，包括本申请的第一方面所述的承载盘。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的方案中，在承载盘上设置多个用于放置晶圆片的凹槽，可以将晶圆片固定在承载盘的特定位置，同时，承载盘的凹槽深度小于晶圆片的厚度，可以避免MOCVD外延过程中凹槽侧壁因热传导/热辐射而导致的对晶圆片的加热，提高了晶圆片所处温场受热的均匀性；在凹槽的边缘设置有至少一个凸起结构，可以以凸起结构为阻挡件，用于阻挡晶圆片，避免晶圆片在MOCVD外延过程中从凹槽中飞离，提高了晶圆片所处位置的稳定性，进而提高了晶圆片的外延良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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是本申请一个实施例提供的一种承载盘的结构示意图。

图2是本申请一个实施例提供的一种沿图1中切割线AA^’切割后的横切面的部分示意图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种承载盘的横切面的部分示意图。

图4是本申请又一个实施例提供的一种承载盘的横切面的部分示意图。

图5是本申请再一个实施例提供的一种承载盘的横切面的部分示意图。

图6是本申请另一个实施例提供的一种承载盘的结构示意图。

图7是本申请又一个实施例提供的一种承载盘的结构示意图。

图8是本申请一个实施例提供的一种承载盘的部分结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

在MOCVD设备中，反应腔室温度的均匀性是生产高质量薄膜的关键性因素，反应腔室温度的均匀性直接影响着外延沉积的均匀性和生长界面的陡峭性，以GaN生长为例，当承载盘温度高于1000℃时，一般要求温度控制误差不超过±1℃。MOCVD设备的加热器通常置于承载盘下方，和放置晶圆片的承载盘没有直接接触，加热器主要通过通电后产生的热辐射对承载盘等部件进行加热，这就要求承载盘提供的温场具有较高的均匀性，以便于晶圆片的高质量生长。

图1是本申请一个实施例提供的一种承载盘的结构示意图。图2是本申请一个实施例提供的一种沿图1中切割线AA^’切割后的横切面的部分示意图。本实施例提供一种承载盘，如图1和图2所示，该承载盘可以包括多个用于放置晶圆片的凹槽11，凹槽11的深度H小于晶圆片33的厚度h，凹槽11的边缘设置有至少一个凸起结构22，凸起结构22用于阻挡晶圆片33，避免晶圆片在 MOCVD外延过程中从凹槽11飞离。

其中，凸起结构22设置于凹槽11的边缘，可以设置在凹槽11的侧壁；也可以设置在凹槽11侧壁的外围。

具体的，在将凸起结构22设置在凹槽11的侧壁时，如图3所示，凸起结构22可以部分深入凹槽11的侧壁，又或者如图4所示，凸起结构22全部位于凹槽11中，优选地凸起结构22全部位于凹槽11中时，凸起结构22紧贴凹槽 11的侧壁；当凸起结构22设置在凹槽11侧壁的外围时，如图5所示，凸起结构22与晶圆片33接触的一侧与凹槽11的侧壁齐平；以使凹槽11中的晶圆片 33在MOCVD外延过程中始终固定在凹槽11中。

本实施例中，在承载盘上设置多个用于放置晶圆片的凹槽，可以将晶圆片固定在承载盘的特定位置，同时，承载盘的凹槽深度小于晶圆片的厚度，可以避免MOCVD外延过程中凹槽侧壁因热传导/热辐射而导致的对晶圆片的加热，提高了晶圆片所处温场受热的均匀性；在凹槽的边缘设置有至少一个凸起结构，可以以凸起结构为阻挡件，用于阻挡晶圆片，避免晶圆片在MOCVD外延过程中从凹槽中飞离，提高了晶圆片所处位置的稳定性，进而提高了晶圆片的外延良品率。

实施时，承载盘可以为盘体，盘体可以采用石墨制成，也可以采用其他材料制成。

为了提高生产效率，提高设备利用率，盘体上设置了多个凹槽，可以使承载盘上同时生长多个晶圆片。而在MOCVD外延过程中，承载盘通常是在支撑轴的带动下高速旋转，这就导致承载盘会以其与支撑轴的接触点为圆心进行旋转。为了进一步确保凹槽内晶圆片受热均匀性，多个凹槽可以以承载盘与支撑轴的接触点为圆心，在承载盘上呈圆环状分布，以利于晶圆片的高质量生长。例如，如图1所示，以O为圆心，凹槽11围绕圆心O呈环状分布，旋转时逆时针旋转。

应用时，优选地，凹槽的深度可以是晶圆片厚度的50％-90％，以降低凹槽的侧壁对晶圆片边缘受热均匀性的影响，提高晶圆片外延生长的质量。

一些实施例中，MOCVD外延过程中承载盘需高速旋转，因此，晶圆片很容易由于旋转以及受材料应力和热应力的叠加作用形成翘曲而脱离承载盘，为了确保凸起结构能够阻挡对应的晶圆片飞离凹槽，凸起结构可以位于承载盘旋转时，凹槽的边缘上承受晶圆片离心力的区域。如此，在MOCVD外延过程中，凸起结构可以为放置于凹槽中的晶圆片提供足够的向心力，从而有效避免晶圆片从凹槽中飞离。

具体实施时，可以将承载盘旋转时，凹槽的边缘上承受晶圆片离心力的区域设在远离石墨盘中心的凹槽边缘区域，该区域中可以均匀分布有多个凸起结构，用于为对应的凹槽中的晶圆片提供足够的向心力，以进一步保证晶圆片不会飞出凹槽。如图6和图7所示，凹槽11的边缘上承受晶圆片离心力的区域为 S1，S1设置在远离承载盘中心0的区域，其中设置有3凸起结构22，如此，当承载盘逆时针旋转时，S1中的凸起结构22能够为凹槽11中的晶圆片提供足够的向心力，以确保晶圆片不会飞离凹槽11。

一些实施例中，凸起结构也可以位于承载盘旋转时，凹槽的边缘为晶圆片提供侧向支撑力的区域。如此，在MOCVD外延过程中，凸起结构可以为放置于凹槽中的晶圆片提供足够的侧向支撑力，以避免晶圆片从凹槽中飞离。

实施时，凹槽的边缘为晶圆片提供侧向支撑力的区域可以设置在凹槽中心和承载盘中心连线的垂直方向上，该垂直方向上为晶圆片提供侧向支撑力的一侧区域可以均匀分布有多个凸起结构，用于为对应的凹槽中的晶圆片提供足够的侧向支撑力，以进一步保证晶圆片不会飞离凹槽。如图6和图7所示，凹槽11的边缘上为晶圆片提供侧向支撑力的区域为S2，S2设置在凹槽11中心Q和承载盘中心O连线的垂直方向上，其中设置有3个凸起结构22，如此，当承载盘逆时针旋转时，S2中的凸起结构22能够为凹槽11中的晶圆片提供侧向支撑力，以确保在承载盘开始旋转时凸起结构22能够给晶圆片提供初始加速度。

实际应用中，与上述垂直方向上为晶圆片提供侧向支撑力的一侧区域对应的凹槽边缘的另一侧区域也可以设置有多个凸起结构，多个凸起结构均匀分布，进一步将晶圆片固定在凹槽中。如图6所示，凹槽11的边缘上为晶圆片提供侧向支撑力的区域为S2，与区域S2对应的凹槽11边缘的另一侧区域为S3，区域 S3中设置有3个凸起结构，以确保在承载盘逐渐减速并停止旋转时，防止晶圆片因惯性而飞离凹槽11。

需要说明的是，凸起结构可以位于承载盘旋转时，凹槽的边缘上承受晶圆片离心力的区域，也可以分布于凹槽的边缘为晶圆片提供侧向支撑力的区域，还可以分布于凹槽边缘的四周所有区域，或者分布于承载盘上其他能够达到阻挡晶圆片飞离目的的区域。相应的，散布于上述区域中的凸起结构的数量可以根据实际需求进行设置，此处不作限定。

一些实施例中，凸起结构的材料可以是石墨。石墨材质的凸起结构在承载盘上的设计可以为一体式，一体式设计可以使承载盘的结构更加简单，使用更加方便。

凸起结构的材料也可以是石英或者碳化硅，既能保证足够的硬度，又拥有较低的热传导系数，可以减弱承载盘和凸起结构之间的热传导，进一步提高晶圆片受热的均匀性。

凸起结构在承载盘上的设计也可以是分体式，例如，凸起结构与凹槽侧壁嵌合连接，如此，可以使承载盘拆卸更加方便，适用性更强。

一些实施例中，凸起结构的形状可以是圆柱形或棱柱形，也可以是圆台形，还可以是楔形。上述形状的凸起结构可以在节省材料的同时，有效起到阻挡晶圆片飞离的作用。

为了使晶圆片更稳定地安置于凹槽中，凸起结构与晶圆片的接触面可以设置为弧形面，其中，弧形面与晶圆片的边缘形状契合。

图8为本申请一个实施例提供的承载盘的部分结构示意图，其中，图8(a) 为承载盘中凹槽11和凸起结构22的俯视图，图8(b)为如图8(a)中示例的凸起结构22的示意图。凸起结构22紧贴在凹槽11的边缘，晶圆片33放置于凹槽11中，晶圆片33的边缘与弧形面形状契合，如此，在MOCVD外延过程中，凸起结构22可以更好地阻挡晶圆片33，避免晶圆片33飞离凹槽11，且进一步保障晶圆片33的边缘受热均匀性。

本申请的实施例还提供一种反应腔室，该反应腔室包括如以上任一实施例所述的承载盘。

实施时，承载盘设置于反应腔室内，在MOCVD外延过程中，反应腔室内的加热器通过通电后产生的热辐射对旋转中的承载盘进行加热，以使承载盘为凹槽中的晶圆片提供具有较高均匀性的温场，便于晶圆片高质量生长。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。并且，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

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实用新型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一定指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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种承载盘，其特征在于，包括多个用于放置晶圆片的凹槽，所述凹槽的深度小于所述晶圆片的厚度；

所述凹槽的边缘设置有至少一个凸起结构，所述凸起结构用于阻挡所述晶圆片。

2.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构位于所述承载盘旋转时，所述凹槽的边缘承受所述晶圆片离心力的区域。

3.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构位于所述承载盘旋转时，所述凹槽的边缘为所述晶圆片提供侧向支撑力的区域。

4.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构的形状包括圆柱形、圆台形、棱柱形和楔形中的任一种。

5.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构与所述晶圆片的接触面为弧形面，所述弧形面与所述晶圆片的边缘形状契合。

6.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凹槽的深度为所述晶圆片的厚度的50％-90％。

7.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，多个所述凹槽在所述承载盘上呈圆环状分布。

8.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构部分深入所述凹槽的侧壁或者紧贴在所述凹槽的侧壁。

9.根据权利要求1所述的承载盘，其特征在于，所述凸起结构的材料包括石墨。

10.一种反应腔室，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的承载盘。

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