一种分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种在分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板，该托板包括放置衬底片的台阶、放置阻挡热辐射圆环的台阶、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶、切边；所述托板的三个台阶为一个整体，该托板中间为一带直线切边的不规则通孔，该托板在一块完整钼板上通过机械加工方式形成。同时由于切边限制了生长过程中衬底在托板上可能出现的滑动，从而减少了外延片表面的划痕；由于衬底与托板间的摩擦减少，从而降低了外延片表面颗粒物的产生，减少了托板对衬底片表面的污染和损伤，提高了半导体衬底片经分子束外延生长后的可利用面积，从而降低了生产成本。
【专利说明】一种分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种带有切边的衬底生长托板，属于半导体设备领域，尤其涉及一种在分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板。
【背景技术】
[0002]分子束外延(MBE)技术是一种在半导体衬底上生长原子层量级精度的半导体多层薄膜的外延技术，在诞生之初主要应用于科学研究中。相对于其他外延技术，MBE的外延生长速率相对缓慢及单次可生长外延片尺寸和数量受限等缺点，限制了其在工业生产中的应用。随着MBE技术的逐步发展，对于4吋衬底的MBE技术已经相当成熟，并且由MBE技术生产的半导体外延材料被广泛应用于电子工业中。但是，在对4吋衬底进行MBE生产中发现:由常规MBE设备中衬底托板承载的4吋衬底在进行外延生长时，由于在外延生产中衬底托板快速旋转，放置在常规圆形台阶上的衬底相对也会发生无规则转动，因此会在外延片表面产生划痕以及增加表面颗粒物。另外，由于4吋衬底本身具有定向切边，该直边与圆形台阶没有直接接触，形成一个漏热孔。因此，外延片切边附近的区域会感受到不同的热环境，造成温度梯度，进而影响外延片品质的均匀性。由于目前MBE生产中将衬底放入托板的过程由人工手工操作完成，在将衬底放置于常规圆形托板中时很难保证每片衬底切边相对托板位置的固定。为了保证衬底切边与托板相对位置的固定，以及同时实现对外延片均匀性和缺陷的有效控制，因此必须对MBE设备中的常规形状的衬底托板进行优化改进，为此本实用新型提出一种在分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板，通过切边限制了衬底在托板上可能出现的滑动以及摩擦，从而减少了外延片表面的划痕和表面颗粒物的产生，提高了外延片的可利用面积且降低了生产成本。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供了一种在分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板，通过在衬底片的台阶上添加切边，以此实现在生产中对衬底片进行定位放置，保证每片衬底在托板上位置的相同，确保生产中衬底切边与托板相对位置固定，从而实现对外延片均匀性的可控生产。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种在分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板；该托板包括放置衬底片的台阶、放置阻挡热辐射圆环的台阶、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶、切边；所述托板的三个台阶为一个整体，该托板中间为一带直线切边的不规则通孔，该托板在一块完整钥板上通过机械加工方式形成；该带有切边的衬底生长托板的三个台阶均为环形，放置衬底片的台阶环形结构为弧形和带有切边直线的两种结构，切边直线的尺寸由所需切边衬底直线尺寸决定，放置衬底片的台阶的弧形与切边衬底弧形尺寸一致；放置阻挡热辐射圆环的台阶位于放置衬底片的台阶和限制阻挡热辐射圆环移动的台阶之间；限制阻挡热辐射圆环移动的台阶为钥板表面；所述衬底置于该带有切边的衬底生长托板中间的带有直线边的不规则通孔内。
[0005]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。
[0006]1、相比常规形状的衬底托板，衬底切边在托板中的相对位置固定，从而实现外延片的均匀性和缺陷可控，有利于大规模生产中对外延片质量的批量评估和改进。
[0007]2、由于切边限制了生长过程中衬底在托板上可能出现的滑动以及摩擦，从而减少了外延片表面的划痕和表面颗粒物的产生，减少了托板对衬底片表面的污染和损伤，提高了外延片的可利用面积，降低了生产成本。
[0008]3、通过优化设计MBE设备中衬底托板的形状，确保生产中衬底切边与托板相对位置的固定，从而实现对外延生长中外延片均匀性和缺陷的有效控制，提高产业化竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为带有切边的衬底生长托板结构示意图。
[0010]图中:1、放置衬底片的台阶，2、放置阻挡热辐射圆环的台阶，3、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶，10、切边。
【具体实施方式】
[0011]以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0012]如图1所示为带有切边的衬底生长托板结构示意图，该托板包括放置衬底片的台阶1、放置阻挡热辐射圆环的台阶2、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3、切边10 ;所述托板的三个台阶为一个整体，该托板中间为一带直线切边的不规则通孔，该托板在一块完整钥板上通过机械加工方式形成；该带有切边的衬底生长托板的三个台阶均为环形，放置衬底片的台阶I环形结构为弧形和带有切边10直线的两种结构，切边10直线的尺寸由所需切边衬底直线尺寸决定，放置衬底片的台阶I的弧形与切边衬底弧形尺寸一致；放置阻挡热辐射圆环的台阶2位于放置衬底片的台阶I和限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3之间；限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3为钥板表面；所述衬底置于该带有切边10的衬底生长托板中间的带有直线边的不规则通孔内。
[0013]该带有切边的衬底生长托板的制备过程为，首先，利用线切割的方法，在钥板上切出放置衬底片的台阶I带直边的通孔；然后，利用精密的加工中心(CNC)从钥板表面逐渐沿高度方向铣削出台阶I带直边的台面；台阶I完成以后，依放置阻挡热辐射圆环的台阶2需铣削直径尺寸，继续沿高度方向铣削出放置阻挡热辐射圆环的台阶2的环形台面；限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3表面由钥板本身表面构成，不需要机械加工。
[0014]依据需要放置衬底的形状和尺寸，适当调整托板尺寸，通过机械加工方式在完整的钥板上直接切削出所需形状托板；依据MBE设备中的4吋?6吋衬底片生长的衬底托板，本实用新型中放置衬底片台阶I和切边10宽度一致，可以为0.8_?1.5_ ;放置衬底片台阶I和切边10厚度一致，可以为0.8mm?1.2mm ;放置衬底片的台阶I圆环内环半径可以为49mm?49.25mm,与此对应,切边10处内侧边界与圆心相距可以为46.3mm?46.55mm。
[0015]以应用于MBE设备中的4吋衬底片生长的衬底托板为例，放置衬底片的台阶I和切边10宽度为Imm,厚度为Imm ;放置阻挡热福射圆环的台阶2宽度为2mm,厚度为2mm ;限制阻挡热福射圆环移动的台阶3厚度为2mm ;放置衬底片的台阶I内环半径为49mm,切边10处内侧边界与圆心相距为46.3mm。
[0016]由于常规4吋衬底不是标准的圆形衬底，而是在圆边上带有一定尺寸的切边，通过在环形台阶上增加切边，使得放置标准4吋衬底的托板槽与衬底片形貌完全匹配，从而方便了 4吋衬底的定位放置，并且防止了衬底片在托板上可能产生的转动，因而减少了外延片因滑动摩擦引起的表面缺陷以及受热的不均匀性，提高了产品的品质和成品率。
【权利要求】
1.一种分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板，其特征在于:该托板包括放置衬底片的台阶(I)、放置阻挡热辐射圆环的台阶(2)、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶(3)、切边(10);所述托板的三个台阶为一个整体，该托板中间为一带直线切边的不规则通孔，该托板在一块完整钥板上通过机械加工方式形成；该带有切边的衬底生长托板的三个台阶均为环形，放置衬底片的台阶(I)环形结构为弧形和带有切边(10)直线的两种结构，切边(10)直线的尺寸由所需切边衬底直线尺寸决定，放置衬底片的台阶(I)的弧形与切边衬底弧形尺寸一致；放置阻挡热辐射圆环的台阶(2)位于放置衬底片的台阶(I)和限制阻挡热辐射圆环移动的台阶(3)之间；限制阻挡热辐射圆环移动的台阶(3)为钥板表面。
2.根据权利要求1所述的一种分子束外延大规模生产设备中带有切边的衬底生长托板，其特征在于:所述衬底置于该带有切边(10)的衬底生长托板中间的带有直线边的不规则通孔内。
【文档编号】C23C16/458GK203768486SQ201420044141
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】杜全钢, 李维刚, 谢小刚, 姜炜, 冯巍, 郭永平, 蒋建 申请人:新磊半导体科技（苏州）有限公司