专利名称：石墨盘及异形衬底的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，特别涉及用于化学气相沉积工艺的石墨盘和异形衬底。
背景技术：
MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种化学气相外延沉积工艺。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料，以热分解反应方式在石墨盘上进行沉积工艺，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。下面对现有的化学气相沉积工艺的原理进行说明。具体地，以MOCVD为例，请参考 图I所示的现有的化学气相沉积工艺设备的结构示意图。手套箱10内形成有相对设置的喷淋头11和石墨盘12。所述喷淋头11内可以设置多个小孔，所述喷淋头11用于提供反应气体。所述石墨盘12内具有多个凹槽，每个凹槽内对应放置一片衬底121，所述衬底121的材质通常为价格昂贵的蓝宝石。所述石墨盘12的下方还形成有加热单元13，所述加热单元13对石墨盘12进行加热，石墨盘12受热升温，能够以热辐射和热传导方式对衬底121进行加热。由于衬底121放置在石墨盘12中，两者接触，因此石墨盘12对衬底121的加热以热传导为主。在进行MOCVD工艺时，反应气体自喷淋头11的小孔进入石墨盘12上方的反应区域(靠近衬底121的表面的位置)，所述衬底121由于加热单元13的热传导加热而具有一定的温度，从而该温度使得反应气体之间进行化学反应，从而在衬底121表面沉积外延材料层。在实际中发现，现有的化学气相沉积设备的产量偏低，外延芯片的成本较高，无法满足应用的要求。
实用新型内容本实用新型实施例解决的问题是提供了一种石墨盘和异形衬底，通过在石墨盘中放置异形衬底，提高了石墨盘的利用率，提高了化学气相沉积设备的产量，降低了外延芯片的成本，满足了应用的要求。为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于化学气相沉积工艺的石墨盘，具有用于放置衬底的凹槽，所述凹槽为异形凹槽，所述异形凹槽中放置异形衬底，所述异形凹槽和异形衬底用于增大石墨盘的利用率。可选地，所述异形凹槽的形状为等腰梯形、正六边形、长方形或正方形。可选地，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。可选地，所述石墨盘的直径为16 19英寸。可选地，所述异形凹槽和异形衬底的形状为等腰梯形，所述异形衬底具有直径为4英寸的外接圆，所述石墨盘中的异形凹槽和放置的异形衬底的数目分别为68个。可选地，所述异形凹槽和异形衬底的形状为正方形，所述异形衬底具有直径为4英寸的外接圆，所述石墨盘中的异形凹槽和放置的异形衬底的数目分别为21个。相应地，本实用新型还提供一种异形衬底，所述异形衬底的形状为长方形、正方形、等腰梯形或正六边形。可选地，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型提供的石墨盘中的凹槽为异形凹槽，其中放置了与所述异形凹槽对应的异形衬底，提高了石墨盘的利用率，提高了化学气相沉积设备的产量，降低了外延芯片的成本，满足了应用的要求；
·[0018]进一步优化地，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸，从而所述异形衬底可以利用现有的常见的圆形衬底切割制作，该异形衬底对应的面积为利用该圆形衬底能够切割的最大面积，从而也减少了圆形衬底的材料的浪费。
图I是现有技术的MOCVD装置的结构示意图；图2是本实用新型第一实施例的石墨盘的示意图；图3是本实用新型第二实施例的石墨盘的示意图。
具体实施方式
现有的化学气相沉积设备的产量偏低，外延芯片的成本较高，无法满足应用的要求。经过发明人研究发现，由于现有的化学气相沉积设备的石墨盘中放置的衬底的布局不合理，导致了石墨盘的利用率偏低，并且导致了化学气相沉积设备每一炉能工艺的衬底的数目受到了限制。以现有的直径为18英寸的石墨盘为例，若其中放置4英寸衬底，则其中最多能够放置12片，石墨盘表面的利用率仅为59%，石墨盘的利用率偏低。本实用新型所述的石墨盘的利用率是指，石墨盘上放置的全部衬底的面积之和与石墨盘的直径对应的圆的面积的百分比。发明人考虑基于现有的衬底和石墨盘的结构对石墨盘中放置的衬底进行合理的布局，以提高对石墨盘的利用率。由于现有的衬底通常是圆形的，无论怎样布局，相邻的圆形衬底之间总会有部分石墨盘无法利用。为了解决上述问题，发明人考虑采用异形衬底，并且在石墨盘中对应设置用于放置异形衬底的异形凹槽。本实用新型通过在所述异形凹槽中放置异形衬底，异形衬底能够尽可能的将石墨盘填满，使得相邻的异形衬底之间没有石墨盘裸露，从而大大提闻了石墨盘的利用率。本实用新型所述的异形衬底，主要是与本领域常见的圆形衬底所区别，即本实用新型所述的异形衬底具有特殊的衬底形状，将本实用新型所述的异形衬底布局于石墨盘中时，相邻的异形衬底之间能够互补以使得相邻的衬底之间没有石墨盘露出，完全将石墨盘的表面覆盖，该异形衬底能够最大限度的利用石墨盘的正面。本实用新型所述的异形衬底的形状应至少为轴对称形状，以保证在化学气相沉积工艺过程中的受到的应力平衡。并且采用本实用新型所述的异形衬底，需要在石墨盘中对应地形成与异形衬底的尺寸和形状相同的异形衬底。下面结合具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本实用新型的技术方案，请结合图2所示的本实用新型第一实施例的石墨盘的结构示意图。为了便于表示，图中仅示出了石墨盘20的正面，即石墨盘20的朝向喷淋头(未示出)一侧的表面。作为一个实施例，石墨盘20的正面放置了多片异形衬底21。本实用新型所述的石墨盘20的直径为18英寸。在实际中，根据应用的需要，石墨盘的直径还可以为其他的尺寸(比如为10英寸、30英寸等)。本实用新型所述的异形衬底21的形状为等腰梯形，相应的石墨盘20中的异形凹槽的形状为等腰梯形。所述等腰梯形的腰与底边的夹角为60度。作为可选的实施例，所述等腰梯形的尺寸满足其外接圆的直径为4英寸，从而可以现有的常见的直径为4英寸的圆 形衬底切割制作所述异形衬底。在其他的实施例中，异形衬底的外接圆的直径还可以为其他尺寸，从而可以利用直径为其他尺寸的圆形衬底切割制作异形衬底。本实用新型所述的其他尺寸可以为2英寸、6英寸、8英寸、I. 5英寸等。作为一个实施例，本实用新型的直径为18英寸的石墨盘中放置等腰梯形的异形衬底21的数目为68。基于此布局，对石墨盘的利用率为85%，而现有技术采用常见的圆形衬底放置在石墨盘中对石墨盘的利用率仅为59%，可见采用本实用新型实施例的异形衬底能够提高对石墨盘的利用率。虽然本实施例以直径为18英寸的石墨盘进行说明，但是对于直径范围为16 19英寸的石墨盘，利用本实施例的68个等腰梯形的异形衬底进行布局，均可以获得较闻的对石墨盘的利用率。本实用新型所述的异形衬底21的材料可以为蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌或砷化镓。作为一个实施例，所述异形衬底21的材料为蓝宝石。本实用新型以异形衬底21的形状为等腰梯形为例进行说明，在其他的实施例中，所述异形衬底21的形状还可以为其他的对称图形，比如所述异形衬底的形状可以为等腰梯形、正六边形、长方形或正方形，相应地，石墨盘20中的异形凹槽的形状可以为等腰梯形、正六边形、长方形或正方形。无论所述异形衬底21的何种形状，均可以利用直径与该异形衬底的外接圆的直径相同的圆形衬底，进行切割获得，这样便于异形衬底的加工制作。这样，也能够保证该异形衬底对应的面积为利用该圆形衬底能够切割的最大面积，从而也减少了圆形衬底的材料的浪费。为了能够利用现有的圆形衬底制作，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径与现有的圆形衬底的直径相同，现有的圆形衬底的直径包括2英寸、4英寸、6英寸、8英寸甚至更大。下面请参考图3所示的本实用新型第二实施例的石墨盘的结构示意图。与第一实施例相同的结构米用相同的标号表不。本实施例与前一实施例的区别在于，石墨盘20中放置的异形衬底21的形状为正方形，对应的石墨盘20中的凹槽的形状为正方形。本实施例中，形状为正方形的异形衬底20直径为4英寸的圆形衬底切割制作。本实施例中，所述石墨盘20的直径为17. 5英寸。在其他的实施例中，所述石墨盘20的直径可以为其他尺寸(比如10英寸、35英寸等)。[0033]本实施例中，直径为17. 5英寸石墨盘20中放置的正方形的异形衬底21的数目为21个，对石墨盘的利用率为70%，与现有技术在石墨盘中放置普通的圆形衬底相比，大大提高了对石墨盘的利用率。对于直径尺寸为17 19寸的石墨盘，按照本实施例的正方形布局进行布置，均能获得较高的石墨盘的利用率。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型提供的石墨盘中的凹槽为异形凹槽，其中放置了与所述异形凹槽对应的异形衬底，提高了石墨盘的利用率，提高了化学气相沉积设备的产量，降低了外延芯片的成本，满足了应用的要求；进一步优化地，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸，从而所述异形衬底可以利用现有的常见的圆形衬底切割制作，该异形衬底对应的面积为利用该圆形衬底能够切割的最大面积，从而也减少了圆形衬底的材料的浪费。虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求1.一种用于化学气相沉积工艺的石墨盘，具有用于放置衬底的凹槽，其特征在于，所述凹槽为异形凹槽，所述异形凹槽中放置异形衬底，所述异形凹槽的形状与所述异形衬底的形状对应，所述异形衬底为圆形衬底以外的衬底，所述异形凹槽和异形衬底用于增大石墨盘的利用率。
2.如权利要求I所述的石墨盘，其特征在于，所述异形凹槽的形状为等腰梯形、正六边形、长方形或正方形。
3.如权利要求2所述的石墨盘，其特征在于，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。
4.如权利要求2所述的石墨盘，其特征在于，所述石墨盘的直径为16 19英寸。
5.如权利要求4所述的石墨盘，其特征在于，所述异形凹槽和异形衬底的形状为等腰梯形，所述异形衬底具有直径为4英寸的外接圆，所述石墨盘中的异形凹槽和放置的异形衬底的数目分别为68个。
6.如权利要求4所述的石墨盘，其特征在于，所述异形凹槽和异形衬底的形状为正方形，所述异形衬底具有直径为4英寸的外接圆，所述石墨盘中的异形凹槽和放置的异形衬底的数目分别为21个。
7.一种异形衬底，其特征在于，所述异形衬底为圆形衬底以外的衬底，所述异形衬底的形状为长方形、正方形、等腰梯形或正六边形。
8.如权利要求7所述的异形衬底，其特征在于，所述异形衬底的形状和尺寸应满足其外接圆的直径为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸。
专利摘要本实用新型提供用于化学气相沉积工艺的石墨盘和异形衬底，所述石墨盘具有用于放置衬底的凹槽，所述凹槽为异形凹槽，所述异形凹槽中放置异形衬底，所述异形凹槽和异形衬底用于增大石墨盘的利用率。本实用新型通过在石墨盘中放置异形衬底，提高了石墨盘的利用率，提高了化学气相沉积设备的产量，降低了外延芯片的成本，满足了应用的要求。
文档编号C23C16/44GK202705461SQ20122010097
公开日2013年1月30日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者梁秉文, 赵茂盛 申请人:光达光电设备科技(嘉兴)有限公司