一种MOCVD设备用石墨盘的制作方法

本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种MOCVD设备用石墨盘。

背景技术：

在LED生产企业，石墨盘已经成为MOCVD不可或缺并且是比较重要的配件，其结构的设计，直接影响到外延垒晶片生长的性能，尤其是均匀性。其次，石墨盘设计的好坏，还会影响到LED生产企业的成本，进而影响到产品的市场竞争力。

如附图1所示，目前常规的常用的石墨盘为在盘体100上设置若干个晶圆凹槽110，但这种石墨盘设计在MOCVD使用过程中存在较大缺陷，且通过工艺的调整很难改善。

现有MOCVD设备采取管段预混合并由顶盖200喷洒混合气及MO源，在石墨盘所载衬底表面经高温吸附反映成长GaN外延垒晶层的方式，并且由于MOCVD需要低压生长环境，在反应室后端连接有两组泵400体（Ebara）进行持续不断的抽真空动作，使得MOCVD（以目前主流Veeco K465i机型为例）反应腔室内壁的气流模式无法达到较好的均匀性，如附图2所示，从反应室顶盖200喷洒而下的气流在，在Ebara泵400抽吸和旋转轴300带动石墨盘盘体100转动过程中，形成一种类似螺旋椎体的形状，这就导致在整个石墨盘界面上，不同同心圆位置的GaN外延垒晶生长速率存在差异，一般的，会存在盘中心向边沿延伸方向上，长晶速率越来越慢，并且在石墨盘边沿区域长晶速率急剧下掉，因气流在盘边沿因后端Ebara抽吸引起的气流较为稀薄，更为严重的，现有晶圆凹槽110无法提供足够向心力抵消离心力时会导致晶圆飞离石墨盘，造成反应室损坏或尾气管路堵塞。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种MOCVD设备用石墨盘，包括一盘体，其特征在于：所述盘体上表面设置有环形档板，所述环形档板的外环直径大于或者等于所述盘体的直径，所述档板的高度由内侧至外侧逐渐升高，所述盘体和/或所述档板上表面设置有若干个放置晶圆衬底用的晶圆凹槽。

优选的，在晶圆生长过程中，所述环形档板延缓盘体边缘气流被抽走速率，增加盘体边缘晶圆凹槽内晶圆的长晶速率。

优选的，所述环形档板位于所述盘体的边缘，所述晶圆凹槽位于所述盘体上表面。

优选的，所述环形档的内侧壁位于所述盘体中心处至所述盘体边缘的某处，所述晶圆凹槽位于所述环形档板上表面。

优选的，所述环形档板的内侧壁位于所述盘体中心处至所述盘体边缘的某处，部分晶圆凹槽位于所述环形档板上表面，部分晶圆凹槽则位于所述盘体上表面。

优选的，所述环形档板的上表面为倾斜面。

优选的，所述环形档板内侧壁为内凹的弧形结构。

优选的，所述环形档板与所述盘体一体成型，或者所述档板安装于所述盘体上表面。

优选的，所述环形档板为石墨档板或者碳化硅档板或石墨烯档板。

优选的，所述倾斜面的倾角为2°~5°。

优选的，所述环形档板的高度为1~3um。

本实用新型通过在盘体上表面设置一环形档板来阻挡在晶圆过程中，盘体边缘晶圆凹槽处气流被抽走过快的现象，进而来改善边缘晶圆凹槽处晶圆的长晶速率。档板的的上表面设置成倾斜面，并将环形档板的内侧壁延伸至晶圆凹槽处，一方面是改善各圈晶圆的长晶速率，另一方面也可以防止晶圆凹槽内晶圆的飞片现象。

附图说明

图1为现有技术中石墨盘结构示意图。

图2 为现有技术中部分MOCVD及石墨盘结构示意图。

图3 为本实用新型实施例1之石墨盘俯视图。

图4为本实用新型实施例1之石墨盘侧视图。

图5 为本实用新型实施例2之石墨盘侧视图。

图6 为本实用新型实施例3之石墨盘侧视图。

图7 为本实用新型实施例4之石墨盘侧视图。

附图标注：

100：盘体；110：凹槽； 200：顶盖；300：旋转轴；400：泵 ；500：挡板；510：倾斜面；520：弧形结构。

具体实施方式

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

实施例1

参看附图3~4，一种MOCVD设备用石墨盘，包括一盘体100，盘体100上表面还设置有一环形档板500，盘体100表面的环形档板500减缓了盘体100边缘气流被抽走的速率。环形档板500位于盘体100的外边缘处，其外环直径大于或等于盘体100的直径，本实施例优选其外环直径等于盘体100的直径。档板500的上表面成一水平面，或者挡板500的高度由内侧至外侧逐渐升高，使得环形档板500的上表面为一倾斜面510，其倾斜角度为2°~5°。环形档板500的内侧壁为内凹的弧形结构520，环形档板500的高度为1~3um。环形档板500倾斜的上表面及内凹弧形结构520的内侧壁，有效避免因气流在边缘阻挡而产生小涡流，进而影响到整体气氛的均匀性，提升中、外圈晶圆波长的均匀性。环形档板500是一次或者二次成型于盘体100表面，其与盘体100的材质可以相同，也可以不同，材质可以为石墨、也可以由碳化硅或者石墨烯，本实施例优选两者材质均为石墨。

盘体100上表面非档板500覆盖区域设置有若干个放置晶圆衬底的晶圆凹槽110，晶圆凹槽110以盘体100中心为圆心，呈同心圆分布，为便于说明，本实施例根据距离盘体100中心的远近，将所有晶圆凹槽110分为内圈、中圈及外圈。

在晶圆生长过程中，当顶盖混合气流喷洒到本实施例中的石墨盘表面时，因泵40的抽吸形成的混合气在石墨盘表面分布不均匀性会大大的改善，尤其是在石墨盘边缘气流急剧减少的现象会消除，盘体100表面的环形档板500减缓了盘体100边缘气流被抽走的速率，倾斜的上表面及内凹弧形结构520的内侧壁，有效避免因气流在边缘阻挡而产生小涡流，进而影响到整体气氛的均匀性，提升中、外圈晶圆波长的均匀性。

另一方面，环形档板500的设计因减缓了气流被抽吸的速率，从而使得MO源以及各种气体的损耗减少，大大提升各种MO源以及气体的使用效率，从而大大降低连续生长的成本。当然，随着MO源使用效率的提升，MOCVD腔室内的残余物则会减少，从而提升反应腔体的洁净度，从而大大延长MOCVD腔体开盖清理维护的周期，从而提升生产企业的产能输出。

实施例2

参看附图5，本实施例中环形档板500的内侧壁位于盘体100的中心处，且环形档板500的上表面为一楔形的倾斜面510，楔形的倾斜面510上设置有若干个放置晶圆衬底的晶圆凹槽110，环形档板500与盘体100一体成型，其材质均为石墨且上表面涂覆一层氮化硅涂层，且每一晶圆凹槽110的底面均为倾斜面510，其倾斜角度与环形档板500的上表面的倾斜角度相同，为2°~5°。倾斜的晶圆凹槽110提供了足够垂直盘面支撑力来削弱高转速带来的离心力，可极大程度降低偏心或飞片现象。同时，楔形的环形档板500也起到减缓气流被抽走的速率，避免边缘波长偏长，提高了波长均匀性。

实施例3

参看附图6，本实施例与实施例2的区别在于，位于环形档板500上的晶圆凹槽110底部为水平结构。

实施例4

参看附图7，本实施例中环形档板500的内侧壁位于盘体100中心至盘体100边缘的某处，部分晶圆凹槽110位于所述环形档板500上表面，部分晶圆凹槽110则位于所述盘体100上表面。具体为，内圈晶圆凹槽110设置于盘体100上表面，其余各圈晶圆凹槽110设置于环形档板500的上表面，晶圆凹槽110底部为水平结构。

应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。