CN220579387U - 一种托盘结构及其外延生长设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种托盘结构及其外延生长设备，该托盘结构包含：基座，其可设置于一旋转座上，所述基座的上表面包含一限位结构，所述限位结构包围形成一凹陷部；衬底支撑件，至少部分地位于所述凹陷部内，用于承载一衬底，所述衬底支撑件包括一倾斜上表面，所述倾斜上表面包括环绕所述衬底的内圈区域，至少部分所述内圈区域的高度高于所述衬底上表面的高度。其优点是：通过衬底支撑件的倾斜上表面，有效地降低了衬底飞片的风险，增加了衬底在工艺过程中的稳定性。

Description

一种托盘结构及其外延生长设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种托盘结构及其外延生长设备。

背景技术

在半导体器件生产过程中，通常需要进行大量的微加工。目前常采用化学气相沉积、物理气相沉积等工艺方式对半导体工艺件或衬底进行微加工，例如制造柔性显示屏、平板显示器、发光二极管、太阳能电池等。微加工制造包含多种不同的工艺和步骤，其中，应用较为广泛的为化学气相沉积工艺，该工艺可以沉积多种材料，包括大范围的绝缘材料、大多数金属材料和金属合金材料，例如将诸如硅、碳化硅、氧化锌等材料沉积在衬底或其它表面上。

在衬底处理过程中，多种工艺条件都会对基片表面处理质量造成影响，例如在外延生长半导体材料的过程中，衬底所在基座的转速、衬底的加热温度场情况、反应腔内气体流动情况等，它们直接决定了外延生长的质量。在实际应用中，反应腔内的工艺条件往往较为复杂，很难实现各类因素的最优条件协同。例如业内通常采用高转速以保证衬底外延生长的均匀性和一致性，并辅以高温以提升外延生长的质量。然而在高温高速旋转的环境下，衬底的上表面与背面所面临的气流压力有所不同，且较高的转速会使衬底具有较大的离心力，多种因素综合使得衬底在工艺进程中的稳定性无法保证，很容易发生飞片现象。因此，目前的薄膜处理装置仍无法满足对薄膜处理质量的要求，需要对其进行改进以满足相应的生产需求。

可以理解的是，上述陈述仅提供与本实用新型有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

发明内容

基于前述技术问题，本发明的目的在于提供一种托盘结构及其外延生长设备，该托盘结构对衬底支撑件进行了改进，通过衬底支撑件的倾斜上表面，有效地降低了衬底飞片的风险，增加了衬底在工艺过程中的稳定性。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于外延生长设备的托盘结构，包含：

基座，其可设置于一旋转座上，所述基座的上表面包含一限位结构，所述限位结构包围形成一凹陷部；

衬底支撑件，至少部分地位于所述凹陷部内，用于承载一衬底，所述衬底支撑件包括一倾斜上表面，所述倾斜上表面包括环绕所述衬底的内圈区域，至少部分所述内圈区域的高度高于所述衬底上表面的高度。

可选的，所述衬底支撑件包括支撑结构和环绕所述支撑结构的基体环，所述基体环和所述支撑结构一体设置，所述支撑结构用于支撑衬底，所述基体环环绕设置在所述衬底的外围，所述基体环的上表面包括所述倾斜上表面。

可选的，所述衬底支撑件包含：

承载件，其设置于所述凹陷部内，用于支撑衬底；

内环，其设置于所述承载件上方，所述内环环绕设置在所述衬底的外围，所述内环的上表面包括所述倾斜上表面。

可选的，所述内环包括环绕衬底的内侧壁和靠近所述限位结构的外侧壁，所述外侧壁的高度大于所述内侧壁的高度；

或，所述内环的下表面为水平面。

可选的，所述承载件的上表面设有若干防飞片件，所述内环对应开设有若干开口，所述防飞片件穿过所述开口伸出所述内环的上表面。

可选的，当所述衬底置于所述衬底支撑件内时，所述衬底支撑件靠近所述衬底边缘的上表面与所述衬底的上表面高度差小于或等于2mm。

可选的，所述衬底支撑件的上表面设有若干防飞片件，所述防飞片件的上表面高于所述衬底的上表面。

可选的，当所述衬底置于所述衬底支撑件内时，所述衬底支撑件靠近所述衬底边缘的至少部分内圈区域低于或等于所述衬底的上表面。

可选的，所述防飞片件均匀或非均匀地沿所述衬底支撑件周向设置。

可选的，所述防飞片件为柱体或环形柱体或锥体或多面柱体或不规则立方体。

可选的，所述衬底支撑件的内侧壁包围形成容纳衬底的容纳槽，所述衬底支撑件的内侧壁的至少部分区域包括一倾斜侧壁，所述倾斜侧壁与所述容纳槽的底部表面之间的夹角小于90°。

可选的，所述衬底支撑件的内侧壁的至少部分区域包括一竖直侧壁，所述竖直侧壁的一端与所述倾斜侧壁相连，其另一端与所述容纳槽的底部表面相连。

可选的，所述衬底支撑件的内侧壁与所述衬底支撑件的上表面之间设置一弧形倒角。

可选的，所述衬底支撑件的下表面和所述凹陷部的至少部分上表面之间设置有间隙。

可选的，所述衬底支撑件、所述衬底支撑件与所述基座之间、所述基座中的任意一个或多个上开设有第一气体通道，所述第一气体通道贯通衬底背面与衬底上表面之间的空间。

可选的，所述基座、所述基座与所述旋转座之间、所述旋转座中的任意一个或多个上开设有第二气体通道，所述第二气体通道贯通所述旋转座内部与外部的空间。

可选的，所述托盘结构的至少两个相邻部件之间包含限位组件，所述限位组件用于防止两相邻部件之间发生相互滑动。

可选的，所述衬底支撑件的上表面包含应力释放结构。

可选的，所述衬底支撑件包括定位匹配结构，所述定位匹配结构靠近所述衬底的定位边或定位槽设置，用于限制衬底相对于衬底支撑件转动。

可选的，所述衬底支撑件包含设置于所述限位结构上方的覆盖环。

可选的，还包含：

外圈盖板，其至少部分区域环绕覆盖所述基座的外周边缘。

可选的，一种外延生长设备，包含：

反应室；

前述的用于承载衬底的托盘结构，其设置于所述反应室内。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的一种托盘结构及其外延生长设备中，该托盘结构对衬底支撑件进行了改进，通过衬底支撑件的倾斜上表面进一步降低了衬底飞片的可能性，增加了衬底在工艺过程中的稳定性，有助于提高工艺成功率，降低破片的风险。

附图说明

图1为本实用新型的一种外延生长设备示意图；

图2为图1中托盘结构的局部示意图；

图3为本实用新型的一种带防飞片件的托盘结构局部示意图；

图4为本实用新型的一种衬底支撑件截面示意图；

图5为本实用新型的一种带定位匹配结构的衬底支撑件的示意图；

图6为图5的衬底支撑件的半剖视图；

图7为本实用新型的一种基座正面示意图；

图8为与图7的基座相配合的衬底支撑件底面示意图；

图9为本实用新型的一种带应力释放结构的衬底支撑件的示意图；

图10为本实用新型的另一种托盘结构局部示意图；

图11为图10中内环的示意图；

图12为图11的内环的半剖视图；

图13为本实用新型的一种带防飞片件的内环示意图；

图14为图13的内环的半剖视图；

图15为本实用新型的一种带防飞片件的衬底支撑件示意图；

图16为图15的衬底支撑件的半剖视图；

图17为本实用新型的又一种托盘结构局部示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1和图2所示，为本实用新型的一种外延生长设备示意图，该设备包含一个反应室100，所述反应室100可用于处理一个或多个衬底W，包括将材料沉积在衬底W的上表面。所述反应室100包括顶盖101和腔体102，两者围成一处理空间103，在进行工艺处理的过程中反应室100保持真空密封状态，所述顶盖101中开设有各种工艺气体通道及冷却液通道。所述处理空间103中设置有用于承载衬底W的托盘结构110，所述托盘结构110放置于筒状的旋转座120上，所述旋转座120可带动所述托盘结构110旋转，所述托盘结构110的下方设置有加热器130。具体地，所述托盘结构110包括基座111和衬底支撑件112。所述基座111设置于所述旋转座120上，所述基座111的上表面包含一限位结构1111，所述限位结构1111包围形成一凹陷部；所述衬底支撑件112至少部分地位于所述凹陷部内，用于承载所述衬底W。可以理解的是，所述限位结构1111可以为连续的环形凸起结构，也可为不连续的凸起结构，只要其可实现相应的功能作用均可，本实用新型对此不加以限制。

在本实施例中，以SiC外延生长工艺为例进行说明。在进行工艺反应时，所述托盘结构110借助其下方的加热器130加热至所需的温度(例如约1000℃)，外延生长工艺所需的若干种工艺气体分别经由顶盖101中的各工艺气体通道进入反应室100内，并被引导到被加热的托盘结构110及托盘结构110承载的衬底W上。各工艺气体在托盘结构110及衬底W表面均匀地混合及分布，在高温条件下进行分解和反应，从而在衬底W上沉积形成外延层。反应后的气体(及反应副产物)通过真空泵从反应室100底部的抽气口排到室外。

在SiC生长过程中，所述旋转座120、基座111、衬底支撑件112及其承载的衬底W均处于高速旋转状态。此时衬底W上下表面所处的空间不同，其上表面与反应室100内部的处理空间103接触，其下表面与衬底支撑件112内部接触。在工艺过程中，衬底W的上下表面之间具有一定的压力差；同时由于其处于高速旋转状态，衬底W也会受到一些离心力的作用。当衬底W上下表面面临的气体压力差大于衬底W自身的重力时，衬底W会上下运动而跑到衬底支撑件112的上表面，若不及时调整会在离心力的作用下被甩出托盘结构110。

基于衬底W在复杂气流、高温、旋转工艺条件下容易飞出的问题，本申请对衬底支撑件112的上表面做出了改进。具体地，所述衬底支撑件112包括一倾斜上表面1121，所述倾斜上表面1121包括环绕所述衬底W的内圈区域1129，至少部分所述内圈区域1129的高度高于所述衬底W上表面的高度。即所述衬底支撑件112的上表面至少部分为具有一定坡度的结构，如此可以提供外圈高内圈低的衬底支撑件112，既保证了衬底支撑件112与限位结构1111之间有较大的限位面积，也可以降低衬底支撑件112环绕衬底W的内圈区域1129与衬底W之间的高度差，当工艺气体的气流流经衬底W边缘时，气流是相对平缓的流过去的，不会在此处发生涡流现象，衬底W边缘及其中心区域的外延生长情况基本相近，可有效地改善外延生长不均匀的问题，进而提升衬底W处理质量。此外，还可以依靠该坡度限制衬底W被甩出，同时该坡度具有自动调心的作用，当衬底W被甩到衬底支撑件112的上表面时，能够在重力的作用下回到初始位置。

如图1所示，在本实施例中，为了约束衬底W，将衬底支撑件112的整个上表面设置为外侧高、内侧低的倾斜结构，使得衬底W不容易被甩出，即使衬底W移动到衬底支撑件112的上表面也能够依靠该倾斜结构及其自身重力自动复位。进一步的，如图2所示，所述衬底支撑件112包括支撑结构1122和环绕所述支撑结构1122的基体环1123，所述基体环1123和所述支撑结构1122一体设置，所述支撑结构1122用于支撑衬底W，所述基体环1123环绕设置在所述衬底W的外围，其内侧壁环绕包围形成容纳衬底W的容纳槽，所述基体环1123的上表面包括所述倾斜上表面1121。在工艺进程中，衬底W、衬底支撑件112以及基座111均处于高速旋转状态。旋转状态下衬底W容易偏离中心位置，基体环1123与支撑结构1122一体设置，两者之间没有接触面间隙，可防止衬底W在高速旋转状态下钻入衬底支撑件112的间隙中导致衬底W报废，有助于提高衬底W加工的良品率，保证衬底W加工的进程。另一方面，一体设置的衬底支撑件112在实际使用时安装操作更为方便，一定程度上节省了安装成本。

如图2所示，所述衬底支撑件112还包含设置于所述限位结构1111上方的覆盖环1124。在本实施例中，所述覆盖环1124和与其接触的衬底支撑件112部分一体设置，即所述覆盖环1124与所述支撑结构1122和所述基体环1123一体设置，以提升支撑衬底W的环组件的稳定性，同时也便于衬底支撑件112的加工和安装。在图2所示的实施例中，由于衬底W在高速旋转的过程中容易发生脱离支撑结构1122的现象，本实施例中基体环1123的倾斜上表面1121包括环绕所述衬底W的内圈区域1129，且至少部分所述内圈区域1129的高度高于所述衬底W上表面的高度，此种设计可以使得基体环1123的内侧壁对衬底W形成一定的约束，当衬底W在离心力作用下甩出时提供横向阻挡。

除了利用基体环1123自身高度实现对衬底W的约束外，在另外的实施例中，还可以在所述衬底支撑件112的上表面设有若干防飞片件1125，所述防飞片件1125的上表面高于所述衬底W的上表面。由于防飞片件1125的上表面高于衬底W的上表面，衬底W更难绕过防飞片件1125被甩出衬底支撑件112，进一步降低了工艺进程中发生飞片的概率。如图3所示，当具有倾斜上表面1121的衬底支撑件112上表面设置有防飞片件1125时，即使衬底W移动到衬底支撑件112的上表面，防飞片件1125会阻挡衬底W跑出衬底支撑件112，倾斜上表面1121会调节衬底W回到初始位置即容纳槽内，即该衬底支撑件112在阻挡飞片的同时，还可以实现对衬底W的自动调节。

可以理解的是，本实用新型对所述防飞片件1125的个数不做限制，在实际应用时，可根据需求进行设置。进一步的，当所述衬底支撑件112的上表面包含多个防飞片件1125时，各个所述防飞片件1125均匀或非均匀地沿所述衬底支撑件112周向设置。另一方面，本实用新型对所述防飞片件1125的形状结构也不做限制，其可为任意凸起结构，可选的，所述防飞片件1125为柱体或环形柱体或锥体或多面柱体或不规则立方体。

进一步的，如图3所示，在一实施例中，所述衬底支撑件112的上表面设置有防飞片件1125，当所述衬底W置于所述衬底支撑件112的容纳槽内时，所述衬底支撑件112靠近所述衬底W边缘的至少部分内圈区域1129的高度低于或者平于所述衬底W的上表面。当工艺气体的气流流经衬底W边缘时，气流是平流过去的，不会在此处发生涡流现象，衬底W边缘及其中心区域的外延生长情况基本相近，可有效地改善外延生长不均匀的问题，进而提升衬底W处理质量。因此，该衬底支撑件112不仅可以阻挡衬底W飞片以及使衬底W自动归位，还能避免气流在此处产生涡流，进一步提升衬底W外延生长的良品率。

可以理解的是，所述衬底支撑件112边缘表面与衬底W上表面之间的高度关系不仅限于上述。示例地，在另一实施例中，所述衬底支撑件112靠近所述衬底W边缘的至少部分内圈区域1129的高度等于所述衬底W的上表面的高度。可选的，在其他实施例中，当所述衬底W置于所述衬底支撑件112内时，所述衬底支撑件112靠近所述衬底W边缘的上表面与所述衬底W的上表面之间的高度差(绝对值)小于或等于2mm，即衬底支撑件112内圈区域1129边缘的上表面的高度与衬底W上表面的高度差不多，在对衬底W进行约束调节的同时，尽可能地不在衬底W边缘处产生涡流。当然，两者之间的高度差不仅限于小于或等于2mm，在其他实施例中，还可以为其他数值范围，只要可减小该处涡流均可，本实用新型对此不做限制。可选的，在其他实施例中，所述内圈区域1129靠近衬底W的边缘的高度略高于或等于衬底W上表面的高度，以使衬底支撑件112在实现自动调心的同时，尽可能地不在衬底W边缘处产生涡流。

由前述可知，在衬底W上下表面压力差以及高速转动产生的离心力的作用下，衬底W很容易跑偏。若衬底支撑件112的内侧壁全部为竖直结构，该内侧壁无法阻止衬底W在容纳槽内的上下运动，衬底W很有可能会运动至衬底支撑件112的上表面。基于上述，可对衬底支撑件112的内侧壁即基体环1123的内侧壁做出改进，以实现对衬底W的位置约束。可选的，所述衬底支撑件112的内侧壁的至少部分区域包括一倾斜侧壁(请参见图4)，所述倾斜侧壁与所述容纳槽的底部表面之间的夹角小于90°，即其内侧壁的至少部分区域是向容纳槽方向突出的，以便限制衬底W上下移动的自由度。在工艺进程中，由于转速离心力或者压力差的作用，可能会使衬底W飞起，突出的倾斜侧壁会阻挡衬底W向上飞出，有效地降低了衬底W飞出概率，进一步保证其在工艺过程中的稳定性。进一步的，所述衬底支撑件112的内侧壁的至少部分区域包括一竖直侧壁，所述竖直侧壁的一端与所述倾斜侧壁相连，其另一端与所述容纳槽的底部表面相连，即倾斜侧壁区域位于该竖直侧壁区域的上方。为进一步保证衬底W受热膨胀时在容纳槽底部移动的自由性，该竖直侧壁的高度大于衬底W受热膨胀后的高度，以避免衬底W受热膨胀时碰到倾斜侧壁发生损伤。可选的，为便于将衬底W放入容纳槽中，所述衬底支撑件112的内侧壁与所述衬底支撑件112的上表面之间设置一弧形倒角。

示例地，如图4所示，在一实施例中，所述衬底支撑件112的内侧壁的部分区域为多段式结构，从下至上依次为竖直侧壁、倾斜侧壁以及圆弧边结构。正常工况下衬底W处于底部竖直侧壁的高度区域内，工艺过程中，衬底W受热膨胀，其圆周范围大于倾斜侧壁的最小圆周范围(倾斜侧壁顶部)，即使衬底W上下空间的压力差将衬底W吹起，衬底W也会受到倾斜侧壁的阻挡回到容纳槽的底部，进而避免衬底W飞出容纳槽。相比于内侧壁全部为竖直侧壁的衬底支撑件112，该衬底支撑件112可约束衬底W的上下运动，对衬底W在工艺过程中的约束性更强，提高了衬底W在容纳槽中的稳定性，有效地降低了衬底W飞出概率，更适合应用于半导体工艺中限制衬底W的跑偏。

为了对衬底W在容纳槽中的位置进行约束，所述衬底支撑件112还包括定位匹配结构1126，所述定位匹配结构1126靠近所述衬底W的定位边或定位槽设置，用于限制衬底W相对于衬底支撑件112转动。如图5和图6所示，在一实施例中，所述定位匹配结构1126为由基体环1123向容纳槽中心方向延伸的片体结构，该定位匹配结构1126与支撑结构1122、基体环1123一体设置。在高速旋转状态下，基体环1123的内侧壁面可防止衬底W飞出，其定位匹配结构1126可防止衬底W相对于衬底支撑件112转动，使衬底W与衬底支撑件112同步旋转，进而实现对衬底W在容纳槽中的精准限位。可以理解的是，所述定位匹配结构1126不仅限为由基体环1123延伸而成，且所述定位匹配结构1126也不仅限于上述结构类型，其还可以为其他结构类型，如柱体等结构。

在工艺进程中，加热器130会一直对基座111进行加热，进而使衬底W处于工艺温度下。为进一步使衬底W受热均匀，可在所述衬底支撑件112的下表面和所述凹陷部的至少部分上表面之间设置间隙1113。如图2所示，在一实施例中，该间隙1113位于支撑结构1122下方且其范围大于支撑结构1122的范围即该间隙1113的范围扩展到了基体环1123的下方，以避免支撑结构1122直接与基座111接触。该间隙1113使得基座111下方的加热器130产生的热量到达支撑结构1122之前在间隙1113内充分扩散均匀，进而使得其到达支撑结构1122时各处位置的热量分布更为均衡，以使衬底W受热均匀，进一步保证衬底W表面处理的质量。

另一方面，由于所述旋转座120、基座111、衬底支撑件112及其承载的衬底W均处于高速旋转状态，且基座111下方加热器130的持续加热，衬底W上下表面的气体压力差会越来越大。基于此，如图2所示，在本实施例中，所述基座111的凹陷部底面与衬底支撑件112的基体环1123底部表面之间、限位结构1111的内侧壁与基体环1123的外侧壁之间以及限位结构1111的顶部表面与覆盖环1124的底部表面之间开设有凹槽结构形成第一气体通道113，所述第一气体通道113贯通衬底W背面与衬底W上表面之间的空间，以便气体的相互流动，减小衬底W上下表面的压力差，防止衬底W在工艺过程中由于压力差的作用被顶起甩出，进一步保证了衬底W的稳定性。可选的，所述第一气体通道113与所述间隙1113连通。需要说明的是，所述第一气体通道113不仅限于以上述方式开设，在其他实施例中，其还可以采用其他方式实现，本实用新型对此不做限制，示例地，所述第一气体通道113开设在所述衬底支撑件112或所述基座111中，以平衡衬底W上下表面之间的压力差。

进一步的，如图2所示，所述基座111在其与旋转座120的接触面上开设有凹槽结构以形成第二气体通道114，所述第二气体通道114贯通所述旋转座120内部与外部的空间，所述旋转座120所围成的内部空间与外部空间之间的气体可相互流动，以平衡内部空间与其外部空间的压力，进而保证基座111在旋转座120上的稳定性。当所述基座111上开设有通孔使衬底W背面与旋转座120所围成的内部空间连通时，所述第二气体通道114进一步减小了衬底W内外表面的压力差，有助于保证衬底W在工艺进程中的稳定性。可以理解的是，所述第二气体通道114不仅限于以上述方式开设，在其他实施例中，其还可以采用其他方式实现，本实用新型对此不做限制，示例地，所述第二气体通道114开设在所述基座111或所述旋转座120中，以减少内外空间之间的压力差，进一步保证基座111和衬底支撑件112的稳定性。

由前述可知，在工艺处理过程中，设备的稳定性以及各工艺条件的协同等因素都直接影响着衬底W外延生长的质量，在高温、高速旋转、复杂气流的环境下，托盘结构110的稳定性也难以保证，例如衬底支撑件112很容易会带动衬底W一起飞出基座111，造成设备的可靠性变差，影响工艺进程。基于上述，可选的，所述托盘结构110的至少两个相邻部件之间包含限位组件，所述限位组件用于防止两相邻部件之间发生相互滑动。在本实施例中，所述限位组件包括设置在基座111上的第一结构1112以及设置在衬底支撑件112上的第二结构1127，所述第一结构1112与所述第二结构1127相匹配。示例地，如图7和图8所示，所述第一结构1112为方形凸台结构，所述第二结构1127为方形凹槽结构。可以理解的是，所述第一结构1112和第二结构1127的类型不仅限于上述，其还可以为其他可实现限位作用的结构，本实用新型对此不加以限制。可选的，所述第一结构1112为柱体或环形柱体或锥体或多面柱体或不规则立方体；或，所述第二结构1127为柱体或环形柱体或锥体或多面柱体或不规则立方体。

在实际使用中，经常会遇到外延生长膜层与衬底支撑件112材料不同的问题，例如在本实施例中，所述衬底支撑件112采用石墨材料制备，其加工成本低廉，有助于减小经济成本。在SiC外延生长过程中，石墨制备的衬底支撑件112的上表面会沉积SiC膜层，由于两者热膨胀系数不同，在温度变化的情况下，衬底支撑件112的上表面会存在应力集中而导致变形，从而影响工艺效果，同时其还会造成机台零件损耗加大，使设备的使用成本增加。基于此，所述衬底支撑件112的上表面包含应力释放结构1128(请参见图9)，所述应力释放结构1128可降低衬底支撑件112上表面所承受的应力，使该处应力得到释放、减少变形，进而解决其应力变形问题，有助于提升所述衬底支撑件112的使用寿命。可选的，所述应力释放结构1128可设置于所述覆盖环1124和/或基体环1123的上表面。可选的，所述应力释放结构1128包含凹槽结构和/或凸起结构；所述应力释放结构1128呈放射状和/或环形。本实用新型对应力释放结构1128的环形层数或放射线数量不做限制，可根据需要进行设置。

可以理解的是，所述衬底支撑件112也可采用其他材料制备，如采用碳化硅材料制备，本实用新型对此不加以限制。当采用碳化硅材料制备时，可进一步减少反应室100内的颗粒污染源，有助于保持洁净的处理空间103。

为进一步保证反应室100内环境的洁净度，如图2所示，所述托盘结构110还包含外圈盖板115，所述外圈盖板115至少部分区域环绕覆盖所述基座111的外周边缘，以防止高温下裸露的基座111上表面粉化挥扬在腔室中(基座111一般由石墨材料制成)，污染外延生长。

需要说明的是，本实用新型的托盘结构110不仅限于适用上述外延生长设备，在其他实施例中，其还可以应用于其他腔体结构的设备中，本实用新型对此不加以限制。进一步的，上述各个技术特征可单独设置也可以任意组合搭配设置，本实用新型对此不加以限制。

实施例二

基于实施例一的外延生长设备的结构特性，本实施例对其托盘结构部分做出了一些改变。如图10所示，为本实施例的外延生长设备的托盘结构部分示意图。

在本实施例中，所述衬底支撑件212为分体式结构。具体地，如图10至图12所示，在本实施例中，所述衬底支撑件212包含承载件2122和内环2123。所述承载件2122设置于基座211的限位结构2111所围成的凹陷部内，该承载件2122用于支撑衬底W；所述内环2123设置于所述承载件2122上方，所述内环2123的上表面包括所述倾斜上表面2121，所述内环2123包括环绕衬底W的内侧壁和靠近所述限位结构2111的外侧壁，所述外侧壁的高度大于所述内侧壁的高度。

外延生长过程中，衬底W通过承载件2122放置在基座211上，基座211转动并通过承载件2122带动衬底支撑件212及衬底W旋转。旋转过程中，内环2123通过其内侧壁限制衬底W的位置，防止衬底W在复杂气流、高温、旋转的工艺条件下飞出；其外侧壁至少部分地与所述限位结构2111的内侧壁抵靠。所述内环2123的外侧壁高度大于其内侧壁的高度，内环2123受到离心力的作用向限位结构2111施加作用力的接触面较大，限位结构2111对内环2123的阻挡作用更强，可有效地防止内环2123飞出凹陷部；同时该内环2123的顶部表面包含倾斜上表面2121，可有效地防止衬底W飞出衬底支撑件212。因此，该衬底支撑件212不仅可防飞片，还可进一步提升托盘结构的稳定性，有助于提升衬底W外延生长的良品率。

如图10所示，在本实施例中，所述内环2123的底部包含一下沉部，以使其外侧壁的高度大于内侧壁的高度。进一步的，在本实施例中，所述内环2123由碳化硅材料制备，所述承载件2122由石墨材料制备，当然，它们也可由其他材料制备，本实用新型对此不做限制。

与实施例中一相似，所述衬底支撑件212的上表面也可设置防飞片件2124，所述防飞片件2124可与所述内环2123或所述承载件2122连接(请参见图13至图16)。进一步的，所述防飞片件2124可单独成型，也可与内环2123或承载件2122一体成型。示例地，如图15和图16所示，在一实施例中，所述防飞片件2124与承载件2122连接，所述内环2123对应开设有开口供防飞片件2124穿过进而使其顶部到达内环2123上表面的上方，以使防飞片件2124的上表面高于内环2123的上表面。该衬底支撑件212的防飞片件2124不仅可防止衬底W飞出容纳槽，还可进一步实现内环2123与承载件2122之间的限位作用，即使在高速旋转状态下两者之间也不会发生滑动，提高了设备的稳定性。另外此种设计还可以降低部件制作成本和难度，由于承载件2122为石墨材料，制作成本低于其上方的碳化硅内环2123，且容易加工成型，因此，防飞片件2124与承载件2122连接，例如为一体制造，可以大大降低制作成本。

进一步的，本实施例的其他结构及各组件的连接、作用方式，如还包括定位匹配结构2125等均可与实施例一相似或相同，在此不再加以赘述和限制。

实施例三

基于实施例一的外延生长设备的结构特性，本实施例对其托盘结构部分做出了一些改变。如图17所示，为本实施例的外延生长设备的托盘结构部分示意图。

在本实施例中，所述衬底支撑件312为分体式结构。具体地，在本实施例中，所述衬底支撑件312包含承载件3122和内环3123。所述承载件3122设置于基座311的限位结构3111所围成的凹陷部内，该承载件3122用于支撑衬底W；所述内环3123设置于所述承载件3122上方，所述内环3123环绕设置在所述衬底W外围，所述内环3123的上表面包括所述倾斜上表面3121，所述内环3123的下表面为水平面。在工艺过程中，所述内环3123通过其内侧壁限制衬底W的位置，防止衬底W在复杂气流、高温、旋转的工艺条件下飞出，同时该内环3123的上表面包含倾斜上表面3121，可有效地防止衬底W飞出衬底支撑件312。

进一步的，本实施例的其他结构及各组件的连接、作用方式，如还包括定位匹配结构等均可与实施例一相似或相同，在此不再加以赘述和限制。

综上所述，本实用新型的一种托盘结构110及其外延生长设备中，该托盘结构110对衬底支撑件112进行了改进，通过衬底支撑件112的倾斜上表面1121改善了衬底W边缘的气流平缓程度，进一步降低了衬底W飞片的可能性，增加了衬底W在工艺过程中的稳定性，有助于提高工艺成功率，降低破片的风险。该托盘结构110只需要进行微小的改进，就可使其达到更好的稳定效果，其结构简单、制作方便且成本较低。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (22)

1.一种用于外延生长设备的托盘结构，其特征在于，包含：

基座，其可设置于一旋转座上，所述基座的上表面包含一限位结构，所述限位结构包围形成一凹陷部；

衬底支撑件，至少部分地位于所述凹陷部内，用于承载一衬底，所述衬底支撑件包括一倾斜上表面，所述倾斜上表面包括环绕所述衬底的内圈区域，至少部分所述内圈区域的高度高于所述衬底上表面的高度。

2.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件包括支撑结构和环绕所述支撑结构的基体环，所述基体环和所述支撑结构一体设置，所述支撑结构用于支撑衬底，所述基体环环绕设置在所述衬底的外围，所述基体环的上表面包括所述倾斜上表面。

3.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，所述衬底支撑件包含：

承载件，其设置于所述凹陷部内，用于支撑衬底；

内环，其设置于所述承载件上方，所述内环环绕设置在所述衬底的外围，所述内环的上表面包括所述倾斜上表面。

4.如权利要求3所述的托盘结构，其特征在于，

所述内环包括环绕衬底的内侧壁和靠近所述限位结构的外侧壁，所述外侧壁的高度大于所述内侧壁的高度；

或，所述内环的下表面为水平面。

5.如权利要求3所述的托盘结构，其特征在于，

所述承载件的上表面设有若干防飞片件，所述内环对应开设有若干开口，所述防飞片件穿过所述开口伸出所述内环的上表面。

6.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

当所述衬底置于所述衬底支撑件内时，所述衬底支撑件靠近所述衬底边缘的上表面与所述衬底的上表面高度差小于或等于2mm。

7.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的上表面设有若干防飞片件，所述防飞片件的上表面高于所述衬底的上表面。

8.如权利要求7所述的托盘结构，其特征在于，

当所述衬底置于所述衬底支撑件内时，所述衬底支撑件靠近所述衬底边缘的至少部分内圈区域低于或等于所述衬底的上表面。

9.如权利要求7所述的托盘结构，其特征在于，

所述防飞片件均匀或非均匀地沿所述衬底支撑件周向设置。

10.如权利要求5或7所述的托盘结构，其特征在于，

所述防飞片件为柱体或环形柱体或锥体或多面柱体或不规则立方体。

11.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的内侧壁包围形成容纳衬底的容纳槽，所述衬底支撑件的内侧壁的至少部分区域包括一倾斜侧壁，所述倾斜侧壁与所述容纳槽的底部表面之间的夹角小于90°。

12.如权利要求11所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的内侧壁的至少部分区域包括一竖直侧壁，所述竖直侧壁的一端与所述倾斜侧壁相连，其另一端与所述容纳槽的底部表面相连。

13.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的内侧壁与所述衬底支撑件的上表面之间设置一弧形倒角。

14.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的下表面和所述凹陷部的至少部分上表面之间设置有间隙。

15.如权利要求1或14所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件、所述衬底支撑件与所述基座之间、所述基座中的任意一个或多个上开设有第一气体通道，所述第一气体通道贯通衬底背面与衬底上表面之间的空间。

16.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述基座、所述基座与所述旋转座之间、所述旋转座中的任意一个或多个上开设有第二气体通道，所述第二气体通道贯通所述旋转座内部与外部的空间。

17.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述托盘结构的至少两个相邻部件之间包含限位组件，所述限位组件用于防止两相邻部件之间发生相互滑动。

18.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件的上表面包含应力释放结构。

19.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件包括定位匹配结构，所述定位匹配结构靠近所述衬底的定位边或定位槽设置，用于限制衬底相对于衬底支撑件转动。

20.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，

所述衬底支撑件包含设置于所述限位结构上方的覆盖环。

21.如权利要求1所述的托盘结构，其特征在于，还包含：

外圈盖板，其至少部分区域环绕覆盖所述基座的外周边缘。

22.一种外延生长设备，其特征在于，包含：

反应室；

如权利要求1～21任意一项所述的用于承载衬底的托盘结构，其设置于所述反应室内。