一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座。本实用新型设计一种由支撑主体与槽型配套圆环组成的可拆卸的分离式支撑底座，使外延生长的多晶GaN厚膜只沉积在槽型圆环上，因此当多晶GaN层达到影响晶圆晶体质量的厚度后，只需要拆下并清理圆环，不但可提高支撑底座的使用效率与使用寿命，同时，可一次处理多个圆环，有效降低制备成本提高生产效率。
【专利说明】一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体材料设备领域，更具体地说，涉及一种用于气相外延生长半导体单晶厚膜的分离式支撑底座。
【背景技术】
[0002]作为第三代宽带隙半导体材料，GaN具有的高热导、耐高压和耐腐蚀等优异性能，在高温、高频、高功率电子器件及高亮度大功率LED/LD方面有着巨大的应用前景。化学气相沉积法(CVD，包括MOCVD和HVPE)是目前外延生长GaN的主要方法。尤其是氢化物气相外延(HVPE)技术，由于生长速率快、工艺简单，已经成为自支撑GaN衬底材料生长的主流方法。采用HVPE技术制备GaN厚膜时，随着外延时间的延长，放置晶圆衬底的支撑底座边沿一般会沉积一层较厚的多晶GaN，这层多晶GaN不但影响衬底边沿的流场和温场，加重衬底外延生长的边沿效应，同时，在生长厚膜时容易在衬底边沿产生微细裂纹，降低衬底外延生长的晶体质量。所以，当支撑底座边沿多晶GaN达到一定厚度后就必须采用高温分解或化学方法腐蚀清除该多晶GaN。目前外延生长用支撑底座一般采用一体式。当支撑底座边沿多晶GaN层较厚时，就必须整体拆下底座进行处理，导致底座的使用率较低，同时，在处理这种一体式支撑底座时，没有覆盖上多晶GaN厚膜的区域更容易被腐蚀，导致支撑底座的使用寿命缩短，衬底的制备成本提闻。
【发明内容】
[0003]本实用新型提出一种制作简单、成本较低的适用于外延生长制备半导体晶圆厚膜的分离式支撑底座。本实用新型分离式支撑底座所设计的结构，使外延生长多晶GaN厚膜，只沉积在可拆卸的槽型圆环上，而不会沉积在支撑主体上，因此当多晶GaN达到影响晶圆晶体质量的厚度时，将槽型圆环从支撑主体分离并单独进行清洗处理，勿需拆下整体底座进行处理，从而不但可以提高支撑底座的使用效率与使用寿命，有效降低生产成本，而且，还可一次同时处理多个圆环，提高生产效率。
[0004]具体技术方案如下:
[0005]所述一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，包括支撑主体与槽型圆环。在支撑主体的底部设有凹槽，用于底座的固定，支撑主体的主支撑面，用于放置外延生长用衬底，支撑主体设有两个台阶面，第一台阶面用于支撑并固定槽型圆环，第二台阶面低于第一个台阶面一定的高度，便于槽型圆环的取放。
[0006]所述一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，主支撑面的直径小于外延生长用衬底的直径，最佳为小2-5mm,使外延生长用衬底完全遮盖主支撑面,从而防止在外延生长过程中GaN多晶沉积在主支撑面上。
[0007]所述一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，第一台阶面低于主支撑面1-1Omm,最佳为低 3_5mm。
[0008]所述一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，第二台阶面低于第一台阶面
[0009]所述槽型圆环，设有位于不同水平面的第一上表面、第二上表面及下表面；第一上表面高于第二上表面，其垂直距离为0.5-5mm,最佳为l_2mm ;第二上表面与下表面间的垂直距离等于主支撑面与第一台阶面间的垂直距离，从而当槽型圆环套在支撑主体上时，确保主支撑面与槽型圆环的第二上表面在同一水平面上，此时主支撑面与第二上表面所形成的凹形槽圆的直径比外延生长用衬底的直径大2-5mm ;第二上表面圆环的内径大于主支撑面的直径0.5-lmm,当槽型圆环套在支撑主体上时，主支撑面与槽型圆环第二上表面间形成紧密接触。
[0010]所述一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其材质可以是石墨、石英，以及其他可用于气相外延的放置晶圆衬底的耐高温、抗腐蚀性材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座的截面示意图。
[0012]图2是本实用新型一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座中的支撑主体截面示意图及立体图。
[0013]图3是本实用新型一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座中的槽型圆环截面示意图及立体图。
[0014]附图标记说明:
[0015]1:支撑主体，101:底部凹槽，102:主支撑面，103:第一台阶面，104:第二台阶面；2:槽型圆环,201:第一上表面,202:第二上表面,203:下表面。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图1?3及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述仅用于解释本实用新型的具体实施例，而并不限定本实用新型的权利要求范围。
[0017]实施例一:
[0018]如附图1?3所示，本实用新型所述的一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，包括支撑主体1、槽型圆环2。支撑主体I包括底部凹槽101、主支撑面102、第一台阶面103、第二台阶面104 ;第二台阶面104低于第一台阶面103 —定的高度，便于槽型圆环的取放。槽型圆环2包括处于不同水平面的第一上表面201、第二上表面202，下表面203 ;其结构特征为，①所述槽型圆环2是可以从支撑主体I完全分离，便于拆卸并单独或成批地进行清洗处理后反复使用；②将槽型圆环2套在支撑主体I上时，主支撑体I的第一台阶面103与槽型圆环2的下表面203形成紧密接触，以防止在其接触面上多晶GaN生长；③第二上表面202与下表面203间垂直距离等于主支撑面102与第一台阶面103间垂直距离，因此，当槽型圆环2套在支撑主体I上时，主支撑体I的主支撑面102与槽型圆环2的第二上表面202是处在同一水平面上，其面与晶圆底面紧密接触，因衬底晶圆直径比第二上表面202圆内径大2-5mm而完全遮盖主支撑面102、第二上表面202的内侧面与主支撑面102的侧面间的缝隙，能避免多晶GaN在这些部位生长；④第二上表面202圆环的外径(即第一上表面201圆环的内径)比外延生长用衬底的直径大2-5mm，而第二上表面202比第一上表面201低0.5-5mm,最佳为低用于调控衬底的边沿效应。
[0019]在GaN外延生长前，先将分离式支撑底座固定在外延炉中，然后将待外延生长晶圆样品置于主支撑面102与槽型圆环2的第二上表面202所形成的凹槽圆底面上，升温至生长所需温度时开始外延生长。
[0020]生长多炉后,槽型圆环2的第一上表面201、第二上表面202的未被衬底遮盖住的部位，均沉积了一定厚度的多晶GaN层，当其达到影响晶圆晶体质量的厚度时，取下槽型圆环2，采用高温分解与化学腐蚀方法去除其上的多晶GaN层，干燥后再重复使用。
[0021]本实用新型设计的分离式支撑底座，通过设计可拆卸的槽型圆环，并设计支撑主体的主支撑面小于外延生长衬底的直径，从而有效防止外延生长过程中GaN多晶在支撑主体的主支撑面上、在其侧面及第一台阶面上的沉积，在生产中只需拆卸清洗处理或更换槽型圆环，而勿需拆卸整体底座进行处理，从而相对于传统的一体式支撑底座，不但可以提高支撑底座的使用效率，延长支撑底座的使用寿命，同时，还可一次同时处理多个槽型圆环，降低其处理成本，有效提高生产效率。
【权利要求】
1.一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其特征在于，包括支撑主体(I)与槽型圆环(2);所述支撑主体(I)包括底部凹槽(101)、主支撑面(102)、第一台阶面(103)以及第二台阶面(104);所述槽型圆环(2)包括位于不同水平面的第一上表面(201)、第二上表面(202)以及下表面(203);所述槽型圆环(2)可以从支撑主体(I)分离并单独进行清洗处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其特征在于，所述支撑主体(I)的主支撑面(102)的直径小于外延生长用衬底的直径，最佳为小2-5mm，使外延生长用衬底完全遮盖主支撑面(102)。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其特征在于，所述槽型圆环(2)的第二上表面(202)圆环的外径比生长用衬底直径大2-5mm;其第二上表面(202)与下表面(203)间的垂直距离等于支撑主体(I)的主支撑面(102)与第一台阶面(103)间垂直距离，当槽型圆环(2)套在主支撑体(I)上时，主支撑面(102)与槽型圆环(2)的第二上表面(202)处在同一水平面；而其第二上表面(202)比第一上表面(201)低0.5_5mm，最佳为低 l_2mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其特征在于，所述支撑主体(I)的第一台阶面(103)比主支撑面(102)低1-1Omm,最佳为低3-5mm ;其第二台阶面(104)比第一个台阶面(103)低1-3mmο
5.根据权利要求1所述的一种用于晶圆外延生长的分离式支撑底座，其特征在于，其材质可以是石墨、石英，或可用于气相外延的放置晶圆衬底的耐高温、抗腐蚀性材料。
【文档编号】C30B29/40GK204162833SQ201420562470
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】何进密, 刘南柳, 赵红军, 李文辉, 张国义 申请人:东莞市中镓半导体科技有限公司