本發(fā)明涉及MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機化學(xué)氣相沉積)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶片托盤及MOCVD系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，MOCVD系統(tǒng)(金屬有機化學(xué)氣相沉積系統(tǒng))作為一種典型的CVD(Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相沉積)設(shè)備，能夠提供在晶片(例如藍寶石外延片)表面生長用于發(fā)光的晶體結(jié)構(gòu)GaN(氮化鎵)時所需的溫度，壓力，化學(xué)氣體組分等條件。MOCVD設(shè)備中設(shè)有真空的反應(yīng)腔，反應(yīng)腔中設(shè)有托盤，通過進氣裝置(例如噴淋頭)將反應(yīng)氣體引入反應(yīng)腔內(nèi)，并輸送到放置在托盤上的多個晶片的表面進行處理，從而生長出特定的晶體結(jié)構(gòu)，例如GaN結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的一種MOCVD系統(tǒng)的晶片托盤加熱支撐裝置的設(shè)計中，為了同時實現(xiàn)反應(yīng)均勻，托盤需要高速旋轉(zhuǎn)及真空自動化傳盤。托盤采用了中心點支撐的方式，如圖1所示，這樣托盤10中心點下方無法布置加熱絲11，而支撐軸12一般都是金屬材質(zhì)，導(dǎo)熱較好，將托盤10中心的溫度帶走，從而托盤中心溫度低于其他部分溫度，造成托盤中心的溫度奇點，所以這種設(shè)計托盤10中心一般不放晶片?，F(xiàn)有的另一種方案如圖2所示，圖2是通過在托盤20邊緣底面連接支撐結(jié)構(gòu)21來支撐并旋轉(zhuǎn)托盤20，托盤20中心底部可以放置加熱絲22，托盤20中心加熱能夠充分保證，但通過托盤20邊緣底面連接支撐結(jié)構(gòu)實現(xiàn)托盤20高速旋轉(zhuǎn)和自動化傳盤十分困難。在實際應(yīng)用中，圖1對應(yīng)的方案逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，因此，如何消除托盤中心的溫度奇點，是業(yè)界亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種晶片托盤及MOCVD系統(tǒng)，用于解決托盤中心溫度低于 其他部分溫度，造成托盤中心的溫度奇點的問題。

本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種晶片托盤，用于MOCVD系統(tǒng)中，所述MOCVD系統(tǒng)包括支撐軸和加熱元件，所述晶片托盤包括托盤本體、設(shè)置于托盤本體下表面中心的凸臺和連接于所述凸臺下表面的旋轉(zhuǎn)連接件；所述支撐軸的上端面設(shè)置有凹坑，所述旋轉(zhuǎn)連接件插入所述凹坑并與所述凹坑相配合；所述托盤本體置于所述加熱元件上方，且所述凸臺被其鄰近加熱元件所環(huán)繞。

優(yōu)選的，在外延反應(yīng)時，所述凸臺的側(cè)面接收鄰近所述凸臺的加熱元件散發(fā)的熱量。

優(yōu)選的，所述凸臺的厚度大于或等于一層加熱元件的厚度。

優(yōu)選的，所述凸臺的下表面和托盤本體的下表面平行，且至少有一層加熱元件的下表面高于該凸臺的下表面。

優(yōu)選的，所述托盤本體上表面中心設(shè)置有用于放置外延片的凹盤，或者所述托盤本體上表面中心位于用于放置外延片的凹盤內(nèi)。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種MOCVD系統(tǒng)，包括晶片托盤、支撐軸和加熱元件，所述晶片托盤包括托盤本體、設(shè)置于托盤本體下表面中心的凸臺和連接于所述凸臺下表面的旋轉(zhuǎn)連接件；所述支撐軸的上端面設(shè)置有凹坑，所述旋轉(zhuǎn)連接件插入所述凹坑并與所述凹坑相配合；所述托盤本體置于所述加熱元件上方，且所述凸臺被其鄰近加熱元件所環(huán)繞。

優(yōu)選的，在外延反應(yīng)時，所述凸臺的側(cè)面接收鄰近所述凸臺的加熱元件散發(fā)的熱量。

優(yōu)選的，所述鄰近所述凸臺的加熱元件用于對所述托盤本體進行加熱。

優(yōu)選的，所述凸臺的厚度大于或等于一層加熱元件的厚度。

優(yōu)選的，所述凸臺的下表面和托盤本體的下表面平行，且至少有一層加熱元件的下表面高于該凸臺的下表面。

優(yōu)選的，所述凸臺和支撐軸被兩層以上加熱元件所環(huán)繞。

優(yōu)選的，所述托盤本體上表面中心設(shè)置有用于放置外延片的凹盤，或者所述托盤本體上表面中心位于用于放置外延片的凹盤內(nèi)。

優(yōu)選的，所述支撐軸的材料為金屬，支撐軸側(cè)面設(shè)有溝槽和/或支撐軸內(nèi)部設(shè)有空槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種晶片托盤及MOCVD系統(tǒng)，具有以下有益效果：

本發(fā)明中托盤本體除了可以通過下表面設(shè)置的加熱元件向上加熱外，凸臺還可以從凸臺側(cè)面吸收加熱元件散發(fā)的熱量，實現(xiàn)了在采用托盤本體中心支撐結(jié)構(gòu)時，托盤本體中心溫度能夠和托盤周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善，使托盤本體中心也可以用來放置外延片或者托盤可以放置更大的外延片，且晶片托盤可跟隨支撐軸旋轉(zhuǎn)，使晶片托盤仍能高速旋轉(zhuǎn)及便于機械手等自動傳盤。

附圖說明

圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖2是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖3是本發(fā)明提供的一種晶片托盤的第一個實施例的剖面示意圖。

圖4是本發(fā)明提供的一種晶片托盤的第二個實施例剖面示意圖。

圖5是本發(fā)明提供的一種MOCVD系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明提供的MOCVD系統(tǒng)實施例的對比實驗數(shù)據(jù)折線圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明提供的一種晶片托盤第一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的一種晶片托盤，用于MOCVD系統(tǒng)中，MOCVD系統(tǒng)包括支撐軸12和加熱元件22，晶片托盤包括托盤本體30、設(shè)置于托盤本體下表面中心的凸臺32和連接于凸臺下表面的旋轉(zhuǎn)連接件34；托盤本體30置于加熱元件22上方，通過托盤本體30下表面吸收加熱元件22向上散發(fā)的熱量，支撐軸12的上端面設(shè)置有凹坑，旋轉(zhuǎn)連接件34插入該凹坑并與該凹坑相配合，從而實現(xiàn)支撐軸12對托盤的支撐及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，且凸臺32被其(凸臺32)鄰近加熱元件22所環(huán)繞。

其中，一般托盤本體30采用石墨材料，用于在外延片生長時放置晶片。而凸臺32和旋轉(zhuǎn)連接件34也優(yōu)選采用石墨材料，凸臺32和旋轉(zhuǎn)連接件34與托盤本體30可以是一體成型的整體，也可以為配合而成，凸臺32可以為圓臺，圓柱等形狀，本實施例并不做限定；旋轉(zhuǎn)連接件34通常為錐形。凸臺32作為儲熱體，在外延反應(yīng)時，凸臺32側(cè)面吸收環(huán)繞凸臺32的鄰近加熱元件22散發(fā)的熱量。為讓凸臺32能夠從側(cè)面接收到合適的熱量，凸臺32要保證一定的厚度，通常凸臺32的厚度設(shè)置為大于或等于一層加熱元件的厚度。在優(yōu)選的一種實現(xiàn)方式中，凸臺的下表面和托盤本體的下表面平行，且至少有一層加熱元件的下表面高于該凸臺的下表面，以保證凸臺側(cè)面能接收到足夠的熱量。在具體應(yīng)用時，加熱元件22通常為加熱絲或加熱片。

其中，MOCVD系統(tǒng)中設(shè)有真空的反應(yīng)腔，晶片托盤設(shè)置于反應(yīng)腔中，通過進氣裝置(例如噴淋頭)將反應(yīng)氣體引入反應(yīng)腔內(nèi)，并輸送到放置在托盤上的多個晶片的表面進行處理，為了保證生成晶體結(jié)構(gòu)時反應(yīng)均勻，晶片托盤包括托盤本體30、設(shè)置于托盤本體30下表面中心的凸臺32和連接于凸臺32下表面的旋轉(zhuǎn)連接件34；支撐軸的12上端面設(shè)置有凹坑，旋轉(zhuǎn)連接件34插入該凹坑與凹坑相配合，從而實現(xiàn)支撐軸12對托盤的支撐及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，同時為了保證生成晶體結(jié)構(gòu)所需的溫度，則托盤本體30置于加熱元件22上方，不僅可使通過托盤本體30下表面吸收加熱元件22向上散發(fā)的熱量，且由于凸臺32被其(凸臺32)鄰近加熱元件22所環(huán)繞，凸臺32側(cè)面也能吸收到鄰近加熱元件22散發(fā)的熱量，使托盤本體30中心區(qū)溫度能夠和托盤本體30周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善。因此，托盤本體30中心(托盤本體30為圓盤形狀)也可以用來放置外延片或者托盤可以放置更大的外延片，從而托盤本體上表面中心設(shè)置有用于放置外延片的凹盤，或者托盤本體上表面中心位于用于放置外延片的凹盤內(nèi)。當(dāng)電機等驅(qū)動支撐軸12高速旋轉(zhuǎn)時，可通過支撐軸和旋轉(zhuǎn)連接件34的相互配合，帶動整個晶片托盤高速旋轉(zhuǎn)。此外，托盤和支撐軸之間采用這種接觸方式，能夠支持機械手自動傳盤。需要指出的是凸臺32鄰近加熱元件22還能用于對托盤本體30進行加熱，即凸臺32鄰近加熱元件22散發(fā)的熱量除向側(cè)面?zhèn)鬟f給凸臺32外，還能向上傳遞給托盤本體30。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明提供的一種晶片托盤第二個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例中，連的一種晶片托盤，用于MOCVD系統(tǒng)中，MOCVD系統(tǒng)包括支撐軸52和加熱元件62，晶片托盤包括托盤本體40、設(shè)置于托盤本體下表面中心的凸臺42和連接于凸臺下表面的旋轉(zhuǎn)連接件44；托盤本體40置于加熱元件62上方，通過托盤本體40下表面吸收加熱元件62向上散發(fā)的熱量，支撐軸52的 上端面設(shè)置有凹坑521，旋轉(zhuǎn)連接件44插入凹坑521并與凹坑521配合從而實現(xiàn)支撐軸52對托盤的支撐及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。凸臺42是被其鄰近其(凸臺42)加熱元件62所環(huán)繞。當(dāng)電機等驅(qū)動支撐軸52旋轉(zhuǎn)時，可通過凹坑521與旋轉(zhuǎn)連接件44的摩擦傳動，帶動整個晶片托盤高速旋轉(zhuǎn)運動，本實施例中，凹坑521優(yōu)選為圓錐形，旋轉(zhuǎn)連接件44也相應(yīng)地為圓錐形。

其中，一般托盤本體40采用石墨材料，用于在外延片生長時放置晶片。而凸臺42和旋轉(zhuǎn)連接件34也優(yōu)選采用石墨材料，凸臺42、旋轉(zhuǎn)連接件44與托盤本體40可以是一體成型的整體，也可以為配合而成。凸臺42可以為圓臺，圓柱等形狀，并不做限定。凸臺42作為儲熱體，吸收環(huán)繞凸臺42的鄰近加熱元件62的熱量。進一步地，凸臺42鄰近加熱元件62散發(fā)的熱量除向側(cè)面?zhèn)鬟f給凸臺42外，還能向上傳遞給托盤本體40。其中，MOCVD系統(tǒng)中設(shè)有真空的反應(yīng)腔，晶片托盤設(shè)置于反應(yīng)腔中，通過進氣裝置(例如噴淋頭)將反應(yīng)氣體引入反應(yīng)腔內(nèi)，并輸送到放置在托盤上的多個晶片的表面進行處理，托盤上設(shè)置有多個用于放置晶片的結(jié)構(gòu)，一般為凹盤。

加熱元件62優(yōu)選采用加熱絲，凸臺42的厚度大于或等于一層加熱絲的厚度，以使凸臺42側(cè)面可吸收加熱絲散發(fā)熱量的面積更大，確保至少有一層加熱絲對凸臺42的側(cè)面加熱。進一步地，在該凸臺42側(cè)面附近可以采用兩層或兩層以上的加熱絲環(huán)繞，從而使凸臺42吸收熱量更充分，更好地平衡支撐軸熱量流失對托盤本體表面溫度的影響。

在一個可選方案中，凸臺42的下表面和托盤本體的下表面平行，且至少有一層加熱絲的下表面高于凸臺42底面，如附圖4中，環(huán)繞在凸臺42側(cè)面的加熱絲為3層(或者也可以為2層或更多層)，其中有兩層加熱絲的下表面高于凸臺42的底面。進一步地，加熱絲也可以圍繞支撐軸52的上端，確保凸臺42側(cè) 面能充分接收到熱量，進而確保托盤本體40中心溫度的提升。但無論何種情形，凸臺42和支撐軸52被兩層以上加熱元件所環(huán)繞，即在至少有一層加熱元件(例如加熱絲)的下表面高于凸臺42的下表面的情形下，凸臺42和支撐軸52附近或鄰近處會有兩層或更多層加熱元件環(huán)繞凸臺42和支撐軸52。此外，優(yōu)選的，凸臺42的下表面面積大于旋轉(zhuǎn)連接件44的上表面面積。

本實施例中，不僅可使通過托盤本體40下表面吸收加熱元件62向上散發(fā)的熱量，且通過凸臺42吸收加熱元件62散發(fā)的熱量，使托盤本體40中心區(qū)溫度能夠和托盤本體40周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善，使托盤本體40的中心也可以用來放置外延片或者托盤可以放置更大的外延片，也就是托盤本體中心可以設(shè)置有用于放置外延片的凹盤44，或者托盤本體上表面中心位于用于放置外延片的凹盤內(nèi)。且托盤可相對于支撐軸52旋轉(zhuǎn)，使晶片托盤仍能高速旋轉(zhuǎn)及便于機械手自動傳盤。

圖4和圖5示出根據(jù)本發(fā)明提供的一種MOCVD系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實施例中，MOCVD系統(tǒng)包括晶片托盤、支撐軸52和加熱元件62，其中晶片托盤包括托盤本體40、設(shè)置于托盤本體40下表面中心的凸臺42和連接于凸臺42下表面的旋轉(zhuǎn)連接件44；支撐軸52的上端面設(shè)置有凹坑521，旋轉(zhuǎn)連接件插入凹坑521并與凹坑521相配合；托盤本體40置于加熱元件62上方，且所述凸臺42被其鄰近加熱元件所環(huán)繞。晶片托盤可以采用前述實施例的方案，特別是第二個實施例的方案。

在外延反應(yīng)時，凸臺42的側(cè)面接收鄰近凸臺42的加熱元件62散發(fā)的熱量。進一步地，凸臺42鄰近加熱元件22散發(fā)的熱量除向側(cè)面?zhèn)鬟f給凸臺42外，還能向上傳遞給托盤本體40。

優(yōu)選的，支撐軸52為金屬材質(zhì)，由于金屬散熱快，為了減少支撐軸帶來的 熱損耗，在支撐軸52側(cè)面設(shè)有溝槽522和/或支撐軸內(nèi)部設(shè)有空槽523。

為讓凸臺42能夠從側(cè)面接收到合適的熱量，凸臺42要保證一定的厚度，通常凸臺42的厚度設(shè)置為大于或等于一層加熱元件的厚度。在優(yōu)選的一種實現(xiàn)方式中，凸臺42的下表面和托盤本體40的下表面平行，鄰近凸臺42處采用一層以上加熱絲62環(huán)繞凸臺42，即有至少一層加熱絲的下表面所在平面高于凸臺42底面所在平面，其中加熱絲62也可以環(huán)繞支撐軸52的頂端，例如，在凸臺42和支撐軸52附近或鄰近處設(shè)置有兩層或更多層加熱元件62環(huán)繞凸臺42和支撐軸52，以向凸臺42的側(cè)面?zhèn)鬟f熱量。確保凸臺42側(cè)面能充分接收到熱量，確保托盤本體中心溫度的提升。

進一步地，托盤本體上表面中心可以設(shè)置有用于放置外延片的凹盤，或者托盤本體上表面中心位于用于放置外延片的凹盤內(nèi)。由于托盤本體40中心區(qū)溫度能夠和托盤本體40周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善，使托盤本體40的中心也可以用來放置外延片或者托盤可以放置更大的外延片。支撐軸52可通過電機等驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，由于采用托盤本體中心支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)電驅(qū)動支撐軸52旋轉(zhuǎn)時，可通過支撐軸52頂端的凹坑521與旋轉(zhuǎn)連接件44的摩擦傳動，帶動整個晶片托盤高速旋轉(zhuǎn)運動，同時為了保證生成晶體結(jié)構(gòu)所需的溫度，不僅托盤本體下表面被加熱元件62包圍，且通過將凸臺42被加熱元件62環(huán)繞使得凸臺42從側(cè)面來吸收加熱元件62散發(fā)的熱量，使托盤本體中心溫度能夠和托盤本體周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善。

如圖6所示，序列1為位于下方的曲線，序列2為位于上方的曲線。序列1揭示了現(xiàn)有技術(shù)托盤10上溫度的徑向分布，即從圓心向圓周方向的分布。橫軸采用0-100表示相對距離，托盤徑向距離0表示托盤本體的圓心，托盤徑向距離90表示托盤10上有效工作區(qū)域外圍距離圓心的相對距離，有效工作區(qū)域指各處 溫度相差較小、差值基本落在一定范圍內(nèi)(例如±5℃)的托盤10區(qū)域。在外延反應(yīng)時，外延片通常放在有效工作區(qū)域內(nèi)以得到較高的外延質(zhì)量。序列2為本實施例取得效果，顯示溫度均勻性較現(xiàn)有技術(shù)大為改善，托盤本體40中心區(qū)域的溫度和周邊區(qū)域大體一致，托盤本體40中心區(qū)域也可以用來放置外延片或者托盤本體40可以放置更大的外延片。

綜上所述，本發(fā)明的一種晶片托盤及MOCVD系統(tǒng)，本發(fā)實現(xiàn)了在采用托盤本體中心支撐結(jié)構(gòu)時，托盤本體中心溫度能夠和托盤周邊區(qū)域保持基本一致，溫度均勻性有較大改善，使托盤本體中心也可以用來放置外延片或者托盤可以放置更大的外延片，且使晶片托盤仍能高速旋轉(zhuǎn)及便于機械手等自動傳盤。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。