一種改善硅基氮化物各圈波長均值的石墨盤的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)技術領域，特別涉及一種用于金屬有機化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，以下簡稱MOCVD)用的石墨盤。
【【背景技術】】
[0002]金屬有機化學氣相沉積是一種利用有機金屬熱分解反應進行氣相外延生長薄膜的化學氣相沉積技術，它采用III族、II族元素的有機化合物和V族、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長II1-V族、I1-VI族化合物半導體材料以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，這些半導體薄膜主要應用在光電器件及微電子器件等領域。
[0003]石墨盤是MOCVD設備中非常重要的配件，目前常用的石墨盤都是圓形，在石墨盤上分布有一些圓形的凹槽，這些凹槽即用于放置襯底。石墨基盤是由高純石墨制成，并在表面鍍有SiC涂層。外延生長過程，在MOCVD的反應腔中，通過加熱燈絲對盛放有襯底的石墨盤進行輻射加熱，由熱電偶與溫度控制器控制溫度，這樣溫度控制精度一般可達0.2°C或更低。
[0004]目前，外延生長GaN基外延片時，所使用的襯底分為2英寸與4英寸等，多數(shù)公司以2英寸為主，目前也在往4英寸發(fā)展。目前的Veeco K465i與C4型MOCVD機臺4英寸外延生長使用的石墨盤如圖1所示，石墨盤中凹槽的分布分為內、外兩圈，其中標號1-10的凹槽稱為外圈，標號為11-14的凹槽稱為內圈。在外延生長時，此兩種機型中生長的外延片都存在內圈波長均值比外圈短l_6nm的現(xiàn)象。對于此種現(xiàn)象，多數(shù)時候采用的是降低內圈溫度來拉長內圈外延片波長。然而此方法不能完全改善內、外圈波長均值的差異，并且還會對MOCVD設備中一些零部件造成使用壽命縮短等問題。
[0005]MOCVD中外延生長GaN基外延片時，目前使用的襯底材質絕大多數(shù)為藍寶石(Al2O3)襯底、少數(shù)公司使用SiC襯底和Si襯底。由于Si襯底和藍寶石(Al2O3)襯底與II1-V族氮化物外延層的晶格失配與熱膨脹系數(shù)的差異，在外延生長過程中外延片都會發(fā)生翹曲，但兩者翹曲現(xiàn)象會有差別。外延片產生翹曲造成片子受熱不均勻，對外延層質量有影響，并且II1-V族氮化物發(fā)光外延片的波長對溫度較為敏感，容易造成外延片內波長差異較大，會對后續(xù)的芯片制程以及分選工作造成時間和成本的大幅增加及良率的降低，特別是對于大尺寸外延，翹曲現(xiàn)象會更嚴重，如目前各公司在積極開發(fā)的4英寸外延，帶來的良率損失與成本增加也會更嚴重。
[0006]專利授權號為CN 203794982 U提出了一種改善內圈波長均勻性與拉近各圈波長均值的石墨基盤，此石墨盤主要是針對2英寸襯底而言，并且主要適用于藍寶石(Al2O3)襯底上生長的外延片；而Si襯底上生長II1-V族氮化物外延片技術還在發(fā)展中，MOCVD中使用的石墨基盤的與藍寶石(Al2O3)襯底使用的石墨基盤情況不一致，對于硅襯底上的外延也與藍寶石襯底上的差異也很大?！?br/>【發(fā)明內容】
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[0007]由于現(xiàn)有硅襯底上外延II1-V族氮化物半導體材料技術還在發(fā)展中以及現(xiàn)有MOCVD中生長II1-V族氮化物半導體材料使用的石墨盤主要針對的是藍寶石襯底，本發(fā)明的目的在于提供的改善MOCVD中硅基氮化物各圈波長均值的石墨盤，提高和改善硅襯底上外延II1-V族氮化物外延片的波長均勻性，機臺外延良率，并能延長MOCVD設備中一些零部件的使用壽命。
[0008]本發(fā)明解決技術問題所提供的方案是:
[0009]改善硅基氮化物各圈波長均值所使用的石墨盤，所述石墨盤包括石墨盤盤體21及分布于盤體21上表面用于放置硅襯底的多個圓形凹槽;且所述多個凹槽在所述盤體21上基本呈圓周分布的，可根據(jù)其在盤體上的分布分為內圈和外圈，且所述外圈的直徑大于所述內圈的直徑；
[0010]每個所述凹槽中包括:槽體、底面、第一側壁以及用于放置所述硅襯底的圓臺，其中，所述底面為位于所述槽體底部，且所述底面為向上拱形凸起的環(huán)形;所述第一側壁于所述槽體內部自所述底面邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成;所述圓臺于所述槽體內部自所述第一側壁的頂端向外彎折延伸而成；
[0011 ]位于所述內和外圈凹槽的環(huán)形上凸底面高度值相同時外圈凹槽的圓臺高度值比內圈凹槽的低2-30um;或，
[0012]位于所述內和外圈凹槽的圓臺高度值相同時外圈凹槽的環(huán)形上凸底面高度值比內圈凹槽的高2_30umo
[0013]進一步優(yōu)選地，位于所述內和外圈凹槽的環(huán)形上凸底面高度值相同時，且所述環(huán)形上凸底面高度值范圍為5-lOOum，位于所述內圈中凹槽的圓臺高度值比位于所述外圈中凹槽的高2-30um，且所述內和外圈中凹槽的圓臺高度值范圍為30-130umo
[0014]進一步優(yōu)選地，位于所述內和外圈凹槽的圓臺高度值相同時，且所述圓臺的高度值范圍為30-130um，位于所述內圈中凹槽的環(huán)形上凸底面高度值比位于所述外圈中凹槽的高2-30um，且所述內和外圈中凹槽的環(huán)形上凸底面高度值范圍為5-100umo
[0015]進一步優(yōu)選地，所述凹槽中還包括第二側壁，所述第二側壁于所述槽體內部自所述圓臺邊緣背離所述石墨盤盤體彎折延伸而成，且所述第二側壁的頂端與所述槽體表面內邊緣相接。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下技術效果:
[0017]1.本發(fā)明應用于MOCVD中硅襯底上生長GaN基外延片，通過對石墨盤中內、外圈凹槽內的設計結構與參數(shù)的調整能較好的解決MOCVD中硅襯底上GaN基外延片內、外圈波長均值的差異，避免通過大幅改變內圈設置溫度等方式滿足外延生長，提高外延片的波長均勻性與良率。
[0018]2.本發(fā)明通過石墨盤凹槽內的設計結構與參數(shù)的調整，不需大幅的改變內圈設置溫度來達到內、外圈波長均值相當，對于MOCVD中一些零部件的使用壽命也可延長，節(jié)約設備維護時間與成本，從而降低生產成本。
【【附圖說