一种石墨盘

摘要

本发明实施例公开了一种石墨盘，该石墨盘包括：第一石墨盘和至少一个第二石墨盘；第一石墨盘上设有用于放置第二石墨盘的至少一个凹槽，凹槽底部设置有螺旋型通气轨道槽，凹槽底部中心还设置有用于固定第二石墨盘的支撑柱；第二石墨盘的底部中心设置有与支撑柱匹配的固定槽，第二石墨盘通过固定槽固定在第一石墨盘的凹槽的支撑柱上；第二石墨盘包括片槽和片槽挡墙，片槽挡墙上设置有多个凹槽结构，任意相邻两个凹槽结构之间存在间隔。本发明实施例提供的石墨盘，提高了第二石墨盘的片槽边缘与片槽中心的温度场的均匀性，使气流可以更好的流过放置在第二石墨盘中的衬底的表面，衬底上的外延层边缘生长效果好，厚度均匀，外延层的质量更好。

权利要求

1.一种石墨盘，其特征在于，包括：第一石墨盘和至少一个第二石墨盘；所述第一石墨盘上设有用于放置所述第二石墨盘的至少一个凹槽，所述凹槽底部设置有螺旋型通气轨道槽，所述凹槽底部中心还设置有用于固定所述第二石墨盘的支撑柱；所述第二石墨盘的底部中心设置有与所述支撑柱匹配的固定槽，所述第二石墨盘通过所述固定槽固定在所述第一石墨盘的凹槽的支撑柱上；

所述第二石墨盘包括片槽和片槽挡墙，所述片槽挡墙上设置有多个凹槽结构，任意相邻两个所述凹槽结构之间存在间隔；

所述片槽的表面到所述凹槽结构的槽底面的垂直距离大于或等于待制作衬底的厚度；

所述片槽挡墙的上表面与所述第一石墨盘的上表面平齐。

2.根据权利要求1所述的石墨盘，其特征在于，所述多个凹槽结构均匀分布在所述片槽挡墙上。

3.根据权利要求2所述的石墨盘，其特征在于，任意相邻两个所述凹槽结构之间的凸起结构的形状为凸台、长方体、锥体和半球体中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的石墨盘，其特征在于，所述片槽挡墙的上表面到所述片槽的表面的垂直距离为D，400um≤D≤2500um。

5.根据权利要求1所述的石墨盘，其特征在于，所述片槽挡墙的内侧到所述片槽挡墙的外侧的垂直距离为d，1mm≤d≤25mm。

说明书

一种石墨盘

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种应用于金属有机化学气相沉积工艺中的石墨盘。

背景技术

[0002] 金属有机化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)广泛用于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)制造行业和新型电子功率器件制造行业。

[0003] 常见的MOCVD设备结构为行星式的反应室结构，由大石墨盘和若干个小石墨盘组成。小石墨盘放在大石磨盘的凹槽内，大石磨盘转动，小石墨盘通过大石墨盘凹槽底部螺旋型通气轨道槽喷出的气体带动自转。衬底一般放置在小石墨盘的片槽内，片槽边缘高出片槽平面以防小石墨盘旋转时衬底飞出。大石磨盘底部有加热装置，通过加热丝或者射频加热，温度可达1200℃。在沉积过程中，用载气把III族源和V族金属有机源带入高温反应室内，在衬底上反应，形成薄膜结构。

[0004] 小石墨盘的片槽边缘由于高出片槽平面，加热温度较高时，由于边缘与中心厚度差异较大，导致片槽边缘与片槽中心的温度差异较大，最终影响衬底上的外延层的均匀性；且片槽边缘会阻挡载气气流，在片槽边缘产生涡流，容易导致衬底上的外延层边缘生长差、厚度均匀性不好，最终影响外延片的质量。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种石墨盘，应用于MOCVD工艺，以解决现有的石墨盘导致的外延层边缘生长差、厚度均匀性不好的问题。

[0006] 本发明实施例提供了一种石墨盘，该石墨盘包括：第一石墨盘和至少一个第二石墨盘；第一石墨盘上设有用于放置第二石墨盘的至少一个凹槽，凹槽底部设置有螺旋型通气轨道槽，凹槽底部中心还设置有用于固定第二石墨盘的支撑柱；第二石墨盘的底部中心设置有与支撑柱匹配的固定槽，第二石墨盘通过固定槽固定在第一石墨盘的凹槽的支撑柱上；

[0007] 第二石墨盘包括片槽和片槽挡墙，片槽挡墙上设置有多个凹槽结构，任意相邻两个凹槽结构之间存在间隔。

[0008] 可选的，多个凹槽结构均匀分布在片槽挡墙上。

[0009] 可选的，任意相邻两个所述凹槽结构之间的凸起结构的形状为凸台、长方体、锥体和半球体中的任意一种。

[0010] 可选的，片槽挡墙的上表面到片槽的表面的垂直距离为D，400um≤D≤2500um。

[0011] 可选的，片槽挡墙内侧到片槽挡墙外侧的垂直距离为d，1mm≤d≤25mm。

[0012] 可选的，片槽的表面到凹槽结构的槽底面的垂直距离大于或等于待制作衬底的厚度。

[0013] 本发明实施例提供的技术方案，通过在第二石墨盘的挡墙上设置多个凹槽结构，提高了第二石墨盘的片槽边缘与片槽中心的温度场的均匀性，从而提高了衬底上外延层的均匀性；同时，载气气流可以通过凹槽结构，更好地流过放置在第二石墨盘中的衬底的表面，避免在片槽边缘产生涡流，衬底上的外延层边缘生长效果更好，厚度均匀，外延层的质量更好。

附图说明

[0014] 图1是本发明实施例中的石墨盘的结构示意图；

[0015] 图2是本发明实施例中石墨盘中一种第二石墨盘的立体图；

[0016] 图3是本发明实施例中石墨盘中另一种第二石墨盘的立体图；

[0017] 图4是本发明实施例中石墨盘中再一种第二石墨盘的立体图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0019] 图1为本发明实施例提供的一种石墨盘的结构示意图，该石墨盘应用于MOCVD工艺。如图1所示，该石墨盘包括第一石墨盘10和至少一个第二石墨盘20；第一石墨盘10上设有用于放置第二石墨盘20的至少一个凹槽11，凹槽11底部设置有螺旋型通气轨道槽12，凹槽11底部中心还设置有用于固定第二石墨盘20的支撑柱30；第二石墨盘20的底部中心设置有与支撑柱30匹配的固定槽21，第二石墨盘20通过固定槽21固定在第一石墨盘10的凹槽的支撑柱30上。

[0020] 图2是本发明实施例中第二石墨盘的立体图，如图2所示，第二石墨盘20包括片槽22和片槽挡墙，片槽挡墙上设置有多个凹槽结构24，任意相邻两个凹槽结构24之间存在间隔。围绕片槽且超出片槽的平面的结构为片槽挡墙，如图2所示，具有凹槽结构24的围绕片槽的结构即为片槽挡墙。

[0021] 第一石墨盘10和第二石墨盘20的材质为高纯石墨，第一石墨盘10和第二石墨盘20的表面均涂覆有SiC涂层。在沉积外延层的过程中，第一石墨盘10绕中心轴转动，带动第二石墨盘20绕第一石墨盘10的中心轴公转。同时，第一石墨盘10的凹槽11底部的螺旋型通气轨道槽12能够喷出与载气成分相同的气体，带动第二石墨盘20绕支撑柱30自转。其中，支撑柱30可以是金属材质，也可以是表面涂覆有SiC的石墨材质。

[0022] 第二石墨盘20上设有片槽22，用于放置衬底。如图2所示第二石墨盘20上可以只有一个片槽22。在其他实施例中，也可选第二石墨盘包括多个片槽，具体的第二石墨盘包括一位于第二石墨盘中心区域的中心片槽和均匀分布在中心片槽外围的多个边缘片槽，每个片槽均具有片槽挡墙。片槽22边缘设有高出片槽平面的片槽挡墙，用于固定待制衬底，并防止第二石墨盘20旋转时，衬底飞出，发生飞片现象。III族源和V族金属有机源通过载气，从反应室的一侧送入反应室，载气气流流过待制作衬底表面。载气气流可以通过片槽挡墙上的凹槽结构24。

[0023] 第一石磨盘10底部设有加热装置(图中未示出)，通过加热丝或者射频加热。在沉积外延层的过程中，加热装置通过螺旋型通气轨道槽12喷出的气体，把热量传递到置于片槽22的待制作衬底上。III族源和V族金属有机源在高温反应室内，发生反应，并在衬底上形成薄膜。

[0024] 由于片槽挡墙上设置有多个凹槽结构24，改善了片槽边缘与片槽中心之间的温度差异，使片槽边缘的温度和片槽中心的温度基本一致，从而提高了外延层的均匀性；同时，在片槽挡墙上设置凹槽结构24还使得第二石墨盘20的重量得到减轻，在相同大小的气流推动下，第二石墨盘20的旋转速度更快，衬底上外延层的外延生长效果更好。此外，载气气流可以通过片槽挡墙上的凹槽结构24，减少了因片槽挡墙的阻挡而产生的涡流，从而使气流可以更好的流过衬底表面，外延层边缘生长更好。

[0025] 本发明实施例提供的技术方案，通过在第二石墨盘的挡墙上设置多个凹槽结构，提高了第二石墨盘的片槽边缘与片槽中心的温度场的均匀性，从而提高了衬底上外延层的均匀性；同时，载气气流可以通过凹槽结构，更好地流过放置在第二石墨盘中的衬底的表面，避免在片槽边缘产生涡流，衬底上的外延层边缘生长效果更好，厚度均匀，外延片的质量更好。

[0026] 可选的，如图2所示，多个凹槽结构24均匀分布在片槽挡墙上。

[0027] 例如，40个凹槽结构24均匀分布在片槽挡墙上，相邻两个凹槽结构24之间存在间隔。载气气流至少能够通过其中一个凹槽结构24，减少了因片槽边缘的阻挡而产生的涡流，从而改善外延层边缘生长效果，改善外延层的质量。

[0028] 可选的，如图1所示，片槽挡墙的上表面与第一石墨盘10的表面平齐。能够减少片槽挡墙对载气气流的阻挡，同时，防止第二石墨盘20旋转时，衬底飞出，发生飞片现象。

[0029] 可选的，任意相邻两个所述凹槽结构之间的凸起结构的形状为凸台、长方体、锥体和半球体中的任意一种。图2为一种第二石墨盘20的立体图，其中凸起结构23的形状为长方体。凸起结构的形状还可以是其他形状，如三棱柱、半圆柱，如图3和图4所示。图3为另一种第二石墨盘的立体图，其中凸起结构231的形状为三棱柱。图4为再一种第二石墨盘的立体图，其中凸起结构232的形状为半圆柱。本发明实施例对凸起结构的形状不进行限定，只要能够实现载气气流通过凸起结构之间的凹槽结构即可。

[0030] 可选的，片槽挡墙的上表面到片槽的表面的垂直距离为D，400um≤D≤2500um。具体的，可根据待制衬底的厚度，选择具有相应D值的第二石墨盘，衬底越厚，片槽挡墙的上表面到片槽的表面的垂直距离越大，以防止第二石墨盘20旋转时，衬底飞出，发生飞片现象。

[0031] 可选的，片槽挡墙内侧到片槽挡墙外侧的垂直距离为d，1mm≤d≤25mm，具体的，片槽挡墙内侧到外侧的垂直距离d的值与第二石墨盘20的直径相适应，第二石墨盘20的直径越大，片槽挡墙内侧到外侧的垂直距离d的值也越大。

[0032] 可选的，片槽22的表面到凹槽结构24的槽底面的垂直距离大于或等于待制作衬底的厚度。衬底放入片槽22后，衬底的上表面与凹槽结构24的槽底面平齐或低于凹槽结构24的槽底面，避免衬底遮住凹槽结构，阻挡载气气流，影响外延层的生长。

[0033] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。