提升材料生长产能和改善均匀性的样品托盘的制作方法

本发明涉及一种半导体薄膜外延生长设备，特别是一种用于半导体薄膜外延生长的样品托盘，属于半导体外延生长技术领域。

背景技术：

半导体薄膜材料是一种应用广泛的半导体材料，它支撑着整个半导体电子产品的水平和发展，比如III-V族化合物特别适用于生长光电器件。目前大多数半导体薄膜材料都由MOCVD、HVPE、PECVD、ALD、MBE等方法制备，其中MOCVD具有生长效率较高、控制精度好、成本相对较低等优势，是当前产业上最为广泛采用的方法，目前通常应用于III-V化合物材料的生长。

样品托盘是材料生长设备中用于放置已有衬底或者材料并用于进一步生长的一种托盘结构。衬底放置于样品托盘里的片槽内，通过物理或者化学反应，可以生长得到各种半导体薄膜材料。随着材料生长技术的不断进步，同时也为了降低材料生长成本，6英寸和8英寸的样品托盘已经广泛应用于材料外延生长领域中。然而研究发现，6英寸和8英寸的样品托盘中外延片外围的均匀性较差，这是由于在生长时6英寸或8英寸样品之间存在较大的间隔，这些间隔会影响生长均匀性，间隔区的源材料会扩散到样品边缘生长，从而造成6英寸或8英寸样品边缘的生长速率速与样品中间区域不同，影响样品均匀性。此外，6英寸和8英寸石墨盘实际的生产产能依然有限，例如目前Aixtron公司的Crius MOCVD设备可以采用的石墨盘的设计为3个6英寸的片槽，该石墨盘的利用率较低。因此，如何进一步提高样品托盘的使用率，提高材料生长的产能，对降低半导体薄膜的生产成本有很大的帮助。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种提升材料生长产能和改善均匀性的样品托盘，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的实施例提供了一种提升材料生长产能和改善均匀性的样品托盘，其包括样品托 盘本体，所述样品托盘本体上端面的选定区域内密集分布有两个以上第一片槽，而所述样品托盘本体上端面上除所述选定区域之外的其余区域内还分布有至少一第二片槽，所述第一片槽的直径为4英寸、6英寸或8英寸，所述第二片槽的直径为2英寸或4英寸，且所述第一片槽的直径大于第二片槽的直径。

在一些实施方案之中，所述样品托盘本体上端面上分布有两个以上第二片槽。

在一些实施方案之中，所述第一片槽、第二片槽的片槽深度为0.2～2mm。

在一些实施方案之中，相邻两个第一片槽之间的间隔区域内分布有至少一个第二片槽。

更进一步的，相邻两个第一片槽之间的间隔区域内分布有两个以上第二片槽。

在一些实施方案之中，所述样品托盘本体上端面上离散分布有两个以上第二片槽。

在一些实施方案之中，三个以上第一片槽密集排布于所述样品托盘本体上端面上并呈圆环形布局。

进一步的，至少一个第二片槽分布与该三个以上第一片槽围合形成的区域内。

进一步的，所述样品托盘设置在MOCVD、HVPE、PECVD、ALD或MBE等薄膜生长设备内。

与现有技术相比，本发明的优点包括：通过对大尺寸样品托盘进行改良设计，既能改善样品托盘上样品的分布均匀性，又能提高了样品托盘的使用率，使之适用于生长不同尺寸的半导体薄膜，可以有效提高半导体材料的生长产能，并降低材料生长成本，尤其适用于MOCVD、HVPE、PECVD、ALD、MBE等多种薄膜生长设备。

附图说明

图1为实施例1中一种样品托盘的结构示意图；

图2为实施例2中一种样品托盘的结构示意图。

具体实施方式

如前所述，鉴于现有技术的缺陷，本发明提供了一种改良的样品托盘，其可以采用业界已知的任何合适材料(例如石墨等)制作，其上分布有若干个4英寸、6英寸或8英寸的片槽，在托盘的其他空余区域分布有2英寸或4英寸的片槽。

进一步的，所述在空余区域分布的2英寸或4英寸的片槽可以有一个或者多个。

进一步的，所述2英寸或4英寸的片槽可以分布在空余区域的任意地方。

进一步的，所述2英寸、4英寸、6英寸或8英寸的片槽深度为0.2～2mm。

本发明通过对现有大尺寸样品托盘进行改良，使之可适用于MOCVD、HVPE、PECVD、ALD、MBE等多种薄膜生长设备，提高了样品托盘的使用率，且使之适用于生长不同尺寸的半导体薄膜，以及还可提高半导体材料的生长产能，降低材料生长成本。

为了使本发明实现的技术手段、创作特点更加易于明白，下面结合具体图示及若干典型实施例进一步阐述本发明。

实施例1：如图1所示是本实施例提供的一种样品托盘，适用于Aixtron公司CriusⅡMOCVD设备。该样品托盘100直径380mm，托盘上分布有3个6英寸片槽101，每个片槽直径为150.5mm，片槽深度为1mm。在每两个6英寸片槽的间隔区域内分布两个2英寸片槽102，每个片槽直径为51.2mm，片槽深度为1mm。通过这样的设计，使6英寸样品彼此紧密排布，保障其在生长时的均匀性，防止因过大的间隔区而导致的源材料于样品边缘的扩散生长，从而提升样品均匀性，同时还可提高托盘的利用率，提高材料生长产能，降低半导体薄膜的生产成本。

实施例2：如图2所示是本实施例提供的一种样品托盘，适用于Veeco的公司的K465i MOCVD设备。该样品托盘100直径465mm，托盘上分布有6个6英寸的片槽101，每个片槽直径150.8mm，片槽深度为1.2mm。在6英寸片槽的中心空余区域内分布6个2英寸片槽102，每个片槽直径为51.2mm，片槽深度为1.2mm。在每两个6英寸片槽的间隔区域内分布一个2英寸的片槽，片槽直径为51.2mm，片槽深度为1.2mm。通过这样的设计，使6英寸样品彼此紧密排布，保障其在生长时的均匀性，防止因过大的间隔区而导致的源材料于样品边缘的扩散生长，从而提升样品均匀性，同时还可提高托盘的利用率，提高材料生长产能，降低半导体薄膜的生产成本。

以上所述只是本发明的实施例示意而已，并非对本发明作任何形式上的限制。在不脱离本发明的技术方案范围内对上述内容作出的任何修改、等同变化与修饰的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内。