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(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n，CVD)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，以下簡稱MOCVD)用的石墨盤。
【【背景技術(shù)】】
[0002]金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積是一種利用有機(jī)金屬熱分解反應(yīng)進(jìn)行氣相外延生長薄膜的化學(xué)氣相沉積技術(shù)，它采用III族、II族元素的有機(jī)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(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長II1-V族、I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，這些半導(dǎo)體薄膜主要應(yīng)用在光電器件及微電子器件等領(lǐng)域。
[0003]石墨盤是MOCVD設(shè)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(yīng)腔中，通過加熱燈絲對盛放有襯底的石墨盤進(jìn)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(dá)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(jī)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(nèi)、外兩圈，其中標(biāo)號1-10的凹槽稱為外圈，標(biāo)號為11-14的凹槽稱為內(nèi)圈。在外延生長時，此兩種機(jī)型中生長的外延片都存在內(nèi)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(nèi)圈溫度來拉長內(nèi)圈外延片波長。然而此方法不能完全改善內(nèi)、外圈波長均值的差異，并且還會對MOCVD設(shè)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(zhì)絕大多數(shù)為藍(lán)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(lán)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(chǎn)生翹曲造成片子受熱不均勻，對外延層質(zhì)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(nèi)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(yán)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(yán)重。
[0006]專利授權(quán)號為CN 203794982 U提出了一種改善內(nèi)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(lán)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(shù)還在發(fā)展中，MOCVD中使用的石墨基盤的與藍(lán)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(lán)寶石襯底上的差異也很大。【
【發(fā)明內(nèi)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(dǎo)體材料技術(shù)還在發(fā)展中以及現(xiàn)有MOCVD中生長II1-V族氮化物半導(dǎo)體材料使用的石墨盤主要針對的是藍(lán)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(jī)臺外延良率，并能延長MOCVD設(shè)備中一些零部件的使用壽命。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)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(nèi)圈和外圈，且所述外圈的直徑大于所述內(nèi)圈的直徑；
[0010]每個所述凹槽中包括:槽體、底面、第一側(cè)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(cè)壁于所述槽體內(nèi)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(nèi)部自所述第一側(cè)壁的頂端向外彎折延伸而成；
[0011 ]位于所述內(nèi)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(nèi)圈凹槽的低2-30um;或，
[0012]位于所述內(nèi)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(nèi)圈凹槽的高2_30umo
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，位于所述內(nèi)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(nèi)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(nèi)和外圈中凹槽的圓臺高度值范圍為30-130umo
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，位于所述內(nèi)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(nèi)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(nèi)和外圈中凹槽的環(huán)形上凸底面高度值范圍為5-100umo
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述凹槽中還包括第二側(cè)壁，所述第二側(cè)壁于所述槽體內(nèi)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(cè)壁的頂端與所述槽體表面內(nèi)邊緣相接。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0017]1.本發(fā)明應(yīng)用于MOCVD中硅襯底上生長GaN基外延片，通過對石墨盤中內(nèi)、外圈凹槽內(nèi)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的調(diào)整能較好的解決MOCVD中硅襯底上GaN基外延片內(nèi)、外圈波長均值的差異，避免通過大幅改變內(nèi)圈設(shè)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(nèi)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的調(diào)整，不需大幅的改變內(nèi)圈設(shè)置溫度來達(dá)到內(nèi)、外圈波長均值相當(dāng)，對于MOCVD中一些零部件的使用壽命也可延長，節(jié)約設(shè)備維護(hù)時間與成本，從而降低生產(chǎn)成本。
【【附圖說