TWI649447B - 適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，包括分離式基座，所述分離式基座包括：第一部分，第一部分包括主體部及挖空部，挖空部沿主體部的厚度方向貫穿主體部；第二部分，第二部分包括平面部，平面部的形狀及尺寸與挖空部的形狀及尺寸相同，第二部分與第一部分配合使用，第二部分與第一部分配合時，平面部嵌入挖空部內，且平面部的上表面與挖空部外側鄰接的主體部的上表面相對齊。通過將基座設計成分離式的兩部分，使得組合兩部分後的基座無需通孔或頂針，就能實現現有傳片設備的要求；同時，組合後的基座呈現出完整的圓盤狀，完整的圓盤狀將有利於基板溫度的均勻，提高磊晶後基板的正面奈米形貌，同時減小磊晶後基板的背面沉積。

Description

適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件
本發明屬於半導體技術領域，特別是涉及一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件。
現有的主流單片式磊晶爐一般都採用圓盤式基座(Susceptor)設計，基座作為磊晶沉積時基座陳列的裝置，對磊晶片品質起到決定性作用。
現有的一種基座如圖1所示，所述基座包括：基座主體11，所述基座主體11內設有多個第一通孔12，所述第一通孔12的作用是在白努利吸盤工作時可以順利抓片；如果沒有所述第一通孔12，在抓片時，基板15和所述基座之間密封的區域將形成負壓區，進而增大了所述基板15上下表面的壓力，該壓差將所述基板15按在所述基座上，進而造成抓片失敗。上述所述基底由於所述基底主體11內設有所述第一通孔12，在磊晶的過程中容易造成基板15的溫度不均勻，進而在所述基板15的上下表面造成不均勻的沉積，從而造成在所述基板15表面造成奈米形貌(nano topography)等參數的惡化。
現有的另一種基座如圖2所示，所述基座包括：基座主體11及頂針14，所述基座主體11內設有第二通孔13，所述頂針14經由所述第二 通孔13插入所述基座主體11內。在需要抓片時，通過所述頂針14將基板15頂起，再用機械手臂進行所述基板15的抓取。然而，該中所述基座在正常磊晶生長時，由於所述頂針14懸掛在所述基座上，突出的所述頂針14強導致所述基板15在所述頂針14位置的溫度分佈不均勻，進而在所述基板15背面造成所述的頂針印記(lift pin mark)，同時還會在所述基板15的正面造成奈米形貌等參數的惡化。
鑒於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，用於解決現有技術中的基座由於基座主體內設有通孔而導致的在磊晶的過程中容易造成基板的溫度不均勻，進而在基板的上下表面造成不均勻的沉積，從而造成在基板表面造成奈米形貌等參數的惡化的問題，以及由於現有技術中的基座使用頂針而導致的基板在頂針位置的溫度分佈不均勻，進而在基板背面造成所述的頂針印記，同時還會在基板的正面造成奈米形貌等參數的惡化的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，所述分離式基座元件包括分離式基座，所述分離式基座包括：第一部分，所述第一部分包括主體部及挖空部，所述挖空部沿所述主體部的厚度方向貫穿所述主體部；第二部分，所述第二部分包括平面部，所述平面部的形狀及尺寸與所述挖空部的形狀及尺寸相同，所述第二部分與所述第一部分配合使用，所述第二部分與所述第一部分配合時，所述平面部嵌入所述挖空部內，且所述平面部的上表面與所述挖空部外側鄰接的所述主體部的上表面相對齊。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述主體部的上表面設有適於放置基板的凹槽，所述凹槽位於所述挖空部的週邊。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述凹槽的週邊設有弧形坡面，所述弧形坡面與基板邊緣附近的弧形部分相匹配。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述主體部的下表面設有至少一級第一階梯結構，所述第一階梯結構位於所述挖空部的週邊；所述第二部分還包括階梯部，所述階梯部包括第二階梯結構，所述第二階梯結構與所述第一階梯結構上下對應設置，且在所述第一部分與所述第二部分配合時，所述第二階梯結構與所述第一階梯結構無縫貼合。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述分離式基座元件還包括支撐軸，所述支撐軸的一端與所述第二部分的底部相連接，適於驅動所述第二部分上下運動。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述主體部為環形主體部，所述挖空部為位於所述主體部內側的通孔。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述分離式基座元件還包括第一預加熱環及第一托盤；所述第一預加熱環位於所述分離式基座週邊；所述第一托盤位於所述第一預加熱環內側，且所述第一托盤上表面低於所述第一預加熱環上表面，所述第 一托盤內設有通孔，所述第一托盤的橫向尺寸大於或等於所述第一部分的橫向尺寸，所述通孔的橫向尺寸小於所述第一部分的橫向尺寸且大於所述第二部分的橫向尺寸。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述主體部為具有缺口的主體部，所述挖空部包括位於所述主體部內側的通孔及將所述通孔與所述主體部外側相連接的缺口。
作為本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的一種優選方案，所述分離式基座元件還包括第二預加熱環及第二托盤；所述第二預加熱環位於所述分離式基座週邊；所述第二托盤為環形結構，所述第二托盤的內徑大於或等於所述第二預加熱環的內徑，所述第二托盤經由連接塊固定於所述第二預加熱環的下方，且與所述第二預加熱環相隔有間距；所述連接塊位於所述預加熱環的下方，且位於所述通孔的外側。
如上所述，本發明的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，具有以下有益效果：通過將基座設計成分離式的兩部分，使得組合兩部分後的基座無需通孔或頂針，就能實現現有傳片設備的要求；同時，組合後的基座呈現出完整的圓盤狀，完整的圓盤狀將有利於基板溫度的均勻，提高磊晶後基板的正表面奈米形貌，同時減小磊晶後基板的背面沉積。
11‧‧‧基座主體
12‧‧‧第一通孔
13‧‧‧第二通孔
14‧‧‧頂針
15‧‧‧基座
2‧‧‧分離式基座
21‧‧‧第一部分
211‧‧‧主體部
2111‧‧‧凹槽
2112‧‧‧弧形坡面
2113‧‧‧第一階梯結構
212‧‧‧挖空部
2121‧‧‧通孔
2122‧‧‧缺口
22‧‧‧第二部分
221‧‧‧平面部
222‧‧‧第二階梯結構
3‧‧‧第一預加熱環
4‧‧‧第一托盤
5‧‧‧支撐軸
6‧‧‧第二預加熱環
7‧‧‧第二托盤
8‧‧‧連接塊
91‧‧‧白努利吸盤
92‧‧‧基板
93‧‧‧機械手臂
圖1及圖2顯示為現有技術的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的截面結構示意圖。
圖3顯示為本發明實施例一中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的立體結構示意圖。
圖4及圖5分別為圖3沿AA’方向的截面結構示意圖。
圖6及圖7分別顯示本發明實施例一中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的第一部分與第二部分分離的截面結構示意圖。
圖8顯示為本發明實施例一中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的工作原理結構示意圖。
圖9顯示為本發明實施例二中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的立體結構示意圖。
圖10為圖9沿BB’方向的截面結構示意圖。
圖11顯示為本發明實施例二中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的正視結構示意圖。
圖12顯示為本發明實施例二中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件中的分離式基座的第一部分與第二預加熱環組合的結構示意圖。
圖13顯示為本發明實施例二中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的第一部分與第二部分分離的截面結構示意圖。
圖14顯示為本發明實施例二中提供的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的工作原理結構示意圖。
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行 各種修飾或改變。
請參閱圖3至圖14需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，雖圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件的形態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其元件佈局形態也可能更為複雜。
實施例一：
請參閱圖3至圖7，本發明提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，所述分離式基座元件包括分離式基座2，所述分離式基座2包括：第一部分21，所述第一部分21包括主體部211及挖空部212，所述挖空部212沿所述主體部211的厚度方向貫穿所述主體部211；第二部分22，所述第二部分22包括平面部221，所述平面部221的形狀及尺寸與所述挖空部212的形狀及尺寸相同，所述第二部分22與所述第一部分21配合使用，所述第二部分22與所述第一部分21配合時，所述平面部221嵌入所述挖空部212內，且所述平面部221的上表面與所述挖空部212外側鄰接的所述主體部211的上表面相對齊。
作為示例，所述主體部211的上表面設有適於放置基板92的凹槽2111，所述凹槽2111位於所述挖空部212的週邊。
作為示例，所述凹槽2111的週邊設有弧形坡面2112，所述弧形坡面2112與基板92邊緣附近的弧形部分相匹配，以確保所述基板92放置在所述凹槽2111內時使得所述基板92與所述凹槽2111充分接觸，且接觸面積達到最大。
作為示例，所述主體部211的下表面設有至少一第一階梯結構2113，所述第一階梯結構2113位於所述挖空部212的週邊；所述第二部分22還包括階梯部，所述階梯部包括第二階梯結構222，所述第二階梯結構222與所述第一階梯結構2113上下對應設置，且在所述第一部分21與所述第二部分22配合時，所述第二階梯結構222與所述第一階梯結構2113無縫貼合。所述第一部分21的所述主體部211與所述第二部分22通過所述第一階梯結構2113級所述第二階段結構222相結合，可以實現所述第一部分21與所述第二部分22的密封結合。
作為示例，所述分離式基座元件還包括支撐軸5，所述支撐軸5的一端與所述第二部分22的底部相連接，適於驅動所述第二部分22上下運動。
作為示例，如圖3至圖7所示，所述主體部211為環形主體部，所述挖空部212為位於所述主體部211內側的通孔。
作為示例，所述分離式基座元件還包括第一預加熱環3及第一托盤4；所述第一預加熱環3位於所述分離式基座2週邊；所述第一托盤4位於所述第一預加熱環3內側，且所述第一托盤4上表面低於所述第一預加熱環3上表面，所述第一托盤4內設有通孔，所述第一托盤4的橫向尺寸大於或等於所述第一部分21的橫向尺寸，所述通孔的橫向尺寸小於所述第一部分21的橫向尺寸且大於所述第二部分22的橫向尺寸。
如圖8所示，本實施例中所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的工作原理為：放置基板92時，此時所述分離式基座2的第一部分21及第二部分22整合在一起，使用白努利吸盤91將所述基板92吸住放置 於所述分離式基座2上即可；取出所述基板92時，降低所述支撐軸5的高度，使得所述分離式基座2的第一部分21降低處於重定模式，此時，所述分離式基座2的第二部分22被整合於所述第一預加熱環3上的所述第一托盤4拖住，所述第一部分21與所述第二部分22分離，所述基座92上下表面的壓力相同，使得所述白努利吸盤91可以順利的將所述基板92抓起。
實施例二：
請參閱圖9至圖13，本實施例還提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，本實施例中所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的結構與實施例一中所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的結構大致相同，二者的區別在於：實施例一中，所述主體部211為環形主體部，所述挖空部212為位於所述主體部211內側的通孔；所述分離式基座元件還包括第一預加熱環3及第一托盤4；所述第一預加熱環3位於所述分離式基座2週邊；所述第一托盤4位於所述第一預加熱環3內側，且所述第一托盤4上表面低於所述第一預加熱環3上表面，所述第一托盤4內設有通孔，所述第一托盤4的橫向尺寸大於或等於所述第一部分21的橫向尺寸，所述通孔的橫向尺寸小於所述第一部分21的橫向尺寸且大於所述第二部分22的橫向尺寸；而在本實施例中，所述主體部211為具有缺口2122的主體部，所述挖空部212包括位於所述主體部211內側的通孔2121及將所述通孔2121與所述主體部211外側相連接的缺口2122；所述分離式基座元件還包括第二預加熱環6及第二托盤7；所述第二預加熱環6位於所述分離式基座2週邊；所述第二托盤7為環形結構，所述第二托盤7的內徑大於或等於所述第二預加熱環6的內徑，所述第二托盤7經由連接塊8固定於所述第二預加熱環6的下方，且 與所述第二預加熱環6相隔有間距；所述連接塊8位於所述預加熱環6的下方，且位於所述通孔2121的外側。
如圖14所示，本實施例中所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件的工作原理為：放置基板92時，首先，降低支撐軸5的高度，使得所述分離式基座2的第一部分21與第二部分22相分離，此時，所述分離式基座2的第一部分21位於所述第二托盤7上，由所述第二托盤7支撐；其次，將攜帶有所述基板92的機械手臂93伸入到所述磊晶爐內，降低所述機械手臂93的高度，使得所述分離式基座2的第一部分21拖住所述基板92；然後，退出所述機械手臂93；最後，抬高所述支撐軸5的高度，使得所述分離式基座2的第一部分21與第二部分22整合在一起。取出所述基板92時，首先，降低所述支撐軸5的高度，使得所述分離式基座2的第一部分21與第二部分22相分離，此時，所述分離式基座2的第一部分21位於所述第二托盤7上，由所述第二托盤7支撐，所述基板92位於所述分離實際做2的第一部分21上；其次，伸入所述機械手臂93，抬高所述機械手臂93的高度，使得所述機械手臂93將所述基板92托起；最後，退出所述機械手臂93，即完成取片。
綜上所述，本發明提供一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，所述分離式基座元件包括分離式基座，所述分離式基座包括：第一部分，所述第一部分包括主體部及挖空部，所述挖空部沿所述主體部的厚度方向貫穿所述主體部；第二部分，所述第二部分包括平面部，所述平面部的形狀及尺寸與所述挖空部的形狀及尺寸相同，所述第二部分與所述第一部分配合使用，所述第二部分與所述第一部分配合時，所述平面部嵌入所述挖空部內，且所述平面部的上表面與所述挖空部外側鄰接的所述主 體部的上表面相對齊。通過將基座設計成分離式的兩部分，使得組合兩部分後的基座無需通孔或頂針，就能實現現有傳片設備的要求；同時，組合後的基座呈現出完整的圓盤狀，完整的圓盤狀將有利於基板溫度的均勻，提高磊晶後基板的正表面奈米形貌，同時減小磊晶後基板的背面沉積。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利範圍所涵蓋。

Claims (8)

  1. 一種適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，包括：分離式基座，所述分離式基座還包含：第一部分，所述第一部分包括主體部及挖空部，所述挖空部沿所述主體部的厚度方向貫穿所述主體部；第二部分，所述第二部分包括平面部，所述平面部的形狀及尺寸與所述挖空部的形狀及尺寸相同，所述第二部分與所述第一部分配合使用，所述第二部分與所述第一部分配合時，所述平面部嵌入所述挖空部內，且所述平面部的上表面與所述挖空部外側鄰接的所述主體部的上表面相對齊，其中所述主體部的上表面設有適於放置基板的凹槽，所述凹槽位於所述挖空部的週邊。
  2. 如請求項1所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述凹槽的週邊設有弧形坡面，所述弧形坡面與所述基板之邊緣附近的弧形部分相匹配。
  3. 如請求項1所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述主體部的下表面設有至少一第一階梯結構，所述第一階梯結構位於所述挖空部的週邊；所述第二部分還包括階梯部，所述階梯部包括第二階梯結構，所述第二階梯結構與所述第一階梯結構上下對應設置，且在所述第一部分與所述第二部分配合時，所述第二階梯結構與所述第一階梯結構無縫貼合。
  4. 如請求項1所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述分離式基座元件還包括支撐軸，所述支撐軸的一端與所述第二部分的底部相連接，適於驅動所述第二部分上下運動。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述主體部為環形主體部，所述挖空部為位於所述主體部內側的通孔。
  6. 如請求項5所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述分離式基座元件還包括第一預加熱環及第一托盤；所述第一預加熱環位於所述分離式基座之週邊；所述第一托盤位於所述第一預加熱環之內側，且所述第一托盤之上表面低於所述第一預加熱環之上表面，所述第一托盤內設有通孔，所述第一托盤的橫向尺寸大於或等於所述第一部分的橫向尺寸，所述通孔的橫向尺寸小於所述第一部分的橫向尺寸且大於所述第二部分的橫向尺寸。
  7. 如請求項1至4中任一項所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述主體部為具有缺口的主體部，所述挖空部包括位於所述主體部之內側的通孔及將所述通孔與所述主體部之外側相連接的缺口。
  8. 如請求項7所述的適用於單片式磊晶爐的分離式基座元件，其中所述分離式基座元件還包括第二預加熱環及第二托盤；所述第二預加熱環位於所述分離式基座之週邊；所述第二托盤為環形結構，所述第二托盤的內徑大於或等於所述第二預加熱環的內徑，所述第二托盤經由連接塊固定於所述第二預加熱環的下方，且與所述第二預加熱環相間隔；所述連接塊位於所述預加熱環的下方，且位於所述通孔的外側。
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