一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法，尤其涉及一种用于改善micro-led外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，利用mocvd(metal-organic chemical vapor deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)生长半导体激光器、发光二极管、太阳能电池、光探测器等光电器件和高频高速电子器件等都已实现了产业化，在mocvd外延生长半导体材料过程中，衬底放置于载片盘上，载片盘高速旋转可以保证外延生长的均匀性和一致性。目前，mocvd设备中的载片盘材质多选用由高纯石墨制成的石墨盘。
3.在石墨盘表面有若干个凹槽，凹槽边缘有高度介于凹槽与盘表面的支柱，用于在生产中放置衬底，衬底下方悬空的位置会在外延过程中充满气体。由于石墨盘有非常好的导热性能，在衬底与石墨盘及支柱接触的位置附近温度较高，而在衬底远离接触的位置主要靠被石墨盘加热的气体传递热量，气体的热导率远低于石墨盘的热导率，因此在衬底与石墨盘及支柱接触的位置附近的温度远高于远离接触的位置。另外因为ingan材料中in组分的含量与温度高度敏感，巨大的温度差异还会导致同一片内不同位置的波长差异巨大。
4.由于micro-led生产流程和成本问题，不可能存在分选环节，mocvd设备生产的所有外延片的波长范围必须控制在相当窄的范围以内，因此这种边缘温度畸高导致的波长一致性偏差，成了目前micro-led量产路径亟待克服的困难之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法，技术方案如下：
6.一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘，所述石墨盘包括：
7.石墨盘本体，所述石墨盘本体上具有多个凹槽，所述凹槽底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；
8.位于所述边缘区域的支柱，所述支柱紧邻所述凹槽的侧壁，且所述支柱的高度小于所述凹槽的深度；
9.隔热组件，所述隔热组件至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁，所述支柱的第一表面包括所述支柱背离所述凹槽底部一侧的表面。
10.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘中，所述隔热组件包括：
11.氧化铝材料或碳化铬材料或钛合金材料的隔热装置；
12.或氧化铝材料的隔热涂层。
13.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘中，所述石墨盘还包括：
14.sic涂层，所述sic涂层至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁、所述凹槽
暴露出的侧壁以及所述凹槽的底部，所述隔热组件位于所述sic涂层背离所述石墨盘本体的一侧。
15.一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法，所述制作方法包括：
16.提供一石墨盘，所述石墨盘包括石墨盘本体，所述石墨盘本体上具有多个凹槽，所述凹槽底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；
17.在所述边缘区域形成支柱，所述支柱紧邻所述凹槽的侧壁，且所述支柱的高度小于所述凹槽的深度；
18.形成隔热组件，所述隔热组件至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁，所述支柱的第一表面包括所述支柱背离所述凹槽底部一侧的表面。
19.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法中，在形成所述隔热组件之前，所述制造方法还包括：
20.形成sic涂层，所述sic涂层至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁，所述隔热组件位于所述sic涂层背离所述石墨盘本体的一侧。
21.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法中，所述形成隔热组件包括：
22.形成由氧化铝材料或碳化铬材料或钛合金材料制成的隔热装置；
23.或形成由氧化铝材料制成的隔热涂层。
24.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法中，当所述隔热组件为隔热涂层时，所述形成隔热组件包括：
25.形成保护层，所述保护层暴露出所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁；
26.制备溶胶；
27.在所述保护层背离所述石墨盘本体的一侧覆盖所述溶胶形成所述隔热涂层，所述溶胶至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁。
28.优选的，在上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法中，所述溶胶为alooh溶胶，所述制备溶胶，包括：
29.将al(no3)3溶于蒸馏水中配制成浓度为1mol/l的溶液；
30.对所述溶液的ph值进行第一次处理；
31.抽滤出所述溶液中的alooh沉淀物；
32.对所述alooh沉淀物进行胶溶处理，得到所述alooh溶胶。
33.相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
34.本发明提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法，所述石墨盘包括：石墨盘本体，所述石墨盘本体上具有多个凹槽，所述凹槽底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；位于所述边缘区域的支柱，所述支柱紧邻所述凹槽的侧壁，且所述支柱的高度小于所述凹槽的深度；隔热组件，所述隔热组件至少覆盖所述支柱的第一表面、所述支柱的侧壁以及所述凹槽暴露出的侧壁，所述支柱的第一表面包括所述支柱背离所述凹槽底部一侧的表面。其中，在石墨盘放置衬底的凹槽的侧壁及支柱的第一表面和侧壁覆盖隔热组件，使得衬底不会直接接触到石墨盘，而是通过隔热组件间接与石墨盘接触，使得
石墨盘表面的温度无法直接传递到衬底上，从而降低衬底与石墨盘及支柱接触的位置附近的热传递效果，有效降低接触位置的温度，避免了因衬底与石墨盘直接接触而导致的局域温度偏高这一现象，进而解决了温度差异导致波长一致性差的问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的另一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的结构示意图；
38.图3为本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图；
39.图4为本发明实施例提供的另一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图；
40.图5为本发明实施例提供的又一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.本发明实施例提供了一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘，参照图1，图1为本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的结构示意图，结合图1，所述石墨盘包括：
44.石墨盘本体1，所述石墨盘本体上具有多个凹槽2，所述凹槽2的底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域。
45.位于所述边缘区域的支柱3，所述支柱3紧邻所述凹槽2的侧壁，且所述支柱3的高度小于所述凹槽2的深度。
46.具体的，在本发明实施例中，所述支柱3可以放置衬底5，使得所述衬底5悬空，不直接与所述凹槽2的底部接触；需要说明的是，所述支柱3的高度为在第一方向a上的高度，所述凹槽2的深度为在所述第一方向a上的深度，所述第一方向a垂直与所述凹槽2底部所在的平面，且由所述凹槽2底部指向所述支柱3。
47.隔热组件4，所述隔热组件4至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以
及所述凹槽2暴露出的侧壁，所述支柱3的第一表面包括所述支柱3背离所述凹槽2底部一侧的表面。
48.具体的，在本发明实施例中，需要保证所述衬底5与所述石墨盘本体1和所述支柱3接触的位置全部覆盖有所述隔热组件4。
49.本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法，所述石墨盘包括：石墨盘本体1，所述石墨盘本体1上具有多个凹槽2，所述凹槽2底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；位于所述边缘区域的支柱3，所述支柱3紧邻所述凹槽2的侧壁，且所述支柱3的高度小于所述凹槽2的深度；隔热组件4，所述隔热组件4至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁，所述支柱3的第一表面包括所述支柱3背离所述凹槽2底部一侧的表面。其中，在石墨盘放置衬底5的凹槽2的侧壁及支柱3的第一表面和侧壁覆盖隔热组件4，使得衬底5不会直接接触到石墨盘本体1，而是通过隔热组件4间接与石墨盘本体1接触，使得石墨盘表面的温度无法直接传递到衬底5上，从而降低衬底5与石墨盘本体1及支柱3接触的位置附近的热传递效果，有效降低接触位置的温度，避免了因衬底5与石墨盘本体1直接接触而导致的局域温度偏高这一现象，进而解决了温度差异导致波长一致性差的问题。
50.可选的，在本发明的另一实施例中，对上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘中的隔热组件4进行详细说明，本发明实施例中介绍了几种不同的隔热组件4的实现方式，分别如下：
51.第一种，所述隔热组件4包括：氧化铝材料或碳化铬材料或钛合金材料的隔热装置。
52.具体的，在本发明实施例中，所述隔热装置的材料包括但不限定于氧化铝、碳化铬、钛合金、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷等材料，另外，所述隔热装置还具有低热导率且耐高温的特点，可以有效降低热传递的效果，避免所述衬底5与所述石墨盘本体1和所述支柱3接触的位置温度过高。
53.第二种，所述隔热组件4包括：氧化铝材料的隔热涂层。
54.具体的，在本发明实施例中，所述隔热装置与所述隔热涂层不同，所述隔热涂层相较于所述隔热装置更为轻薄，并且所述隔热涂层可以进行自由调整，使所述隔热涂层更适配在所述外延衬底4与所述石墨盘本体1和所述支柱3接触的位置，从而使得所述外延衬底4完全不与所述石墨盘本体1和所述支柱3直接接触，通过所述隔热涂层有效降低了热传递效果。
55.可选的，在本发明的另一实施例中，对上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的结构进行进一步介绍，参照图2，图2为本发明实施例提供的另一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的结构示意图，结合图2，所述石墨盘还包括：
56.sic涂层6，所述sic涂层6至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁、所述凹槽2暴露出的侧壁以及所述凹槽2的底部，所述隔热组件4位于所述sic涂层6背离所述石墨盘本体1的一侧。
57.具体的，在本发明实施例中，所述sic涂层6还可以覆盖在所述石墨盘本体1背离所述石墨盘的底部一侧的表面；所述隔热组件4覆盖在所述sic涂层6背离所述支柱3的第一表面的一侧、所述sic涂层6背离所述支柱3的侧壁的一侧和所述sic涂层6背离所述凹槽2暴露
出的侧壁的一侧；需要说明的是，所述隔热组件4至少覆盖在所述衬底5接触到所述sic涂层6的地方。
58.本发明实施例中，由于所述石墨盘是由高纯石墨制成的，石墨质地较软且化学性质活泼，从而容易被高硬度的衬底刮伤，并且在高温下容易与反应气体发生化学反应而被腐蚀，因此可以增加所述sic涂层6就可以起到保护所述石墨盘的作用。
59.本发明实施例还提供了一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法，参照图3，图3为本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图，结合图3，所述制作方法包括：
60.s100、提供一石墨盘，所述石墨盘包括石墨盘本体1，所述石墨盘本体1上具有多个凹槽2，所述凹槽2底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；
61.s110、在所述边缘区域形成支柱3，所述支柱3紧邻所述凹槽2的侧壁，且所述支柱3的高度小于所述凹槽2的深度；
62.具体的，在该s110步骤中，本发明实施例提供了几种不同的可选实现方式，具体如下：
63.第一种，在形成所述凹槽2的同时形成所述支柱3，即所述支柱3和所述凹槽2的侧壁是一体化的台阶结构。
64.第二种，在形成所述凹槽2之后形成所述支柱3，即在形成所述凹槽2之后，去除所述凹槽2的部分侧壁形成所述支柱3，所述支柱3和所述凹槽2的侧壁仍是一体化的台阶结构。
65.s120、形成隔热组件4，所述隔热组件4至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁，所述支柱3的第一表面包括所述支柱3背离所述凹槽2底部一侧的表面。
66.具体的，在该步骤s140中，本发明实施例提供了几种不同的形成隔热组件的可选实现方式，详细如下：
67.第一种，形成由氧化铝材料或碳化铬材料或钛合金材料制成的隔热装置；所述隔热装置的材料包括但不限定于氧化铝、碳化铬、钛合金、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷等材料。
68.第二种，形成由氧化铝材料制成的隔热涂层。
69.本发明实施例提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法，所述制作方法包括：提供一石墨盘，所述石墨盘包括石墨盘本体1，所述石墨盘本体1上具有多个凹槽2，所述凹槽2底部包括中间区域和包围所述中间区域的边缘区域；在所述边缘区域形成支柱3，所述支柱3紧邻所述凹槽2的侧壁，且所述支柱3的高度小于所述凹槽2的深度；形成隔热组件4，所述隔热组件4至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁，所述支柱3的第一表面包括所述支柱3背离所述凹槽2底部一侧的表面。其中，在石墨盘放置衬底5的凹槽2的侧壁及支柱3的第一表面和侧壁覆盖隔热组件4，使得衬底5不会直接接触到石墨盘本体1，而是通过隔热组件4间接与石墨盘本体1接触，使得石墨盘表面的温度无法直接传递到衬底5上，从而降低衬底5与石墨盘本体1及支柱3接触的位置附近的热传递效果，有效降低接触位置的温度，避免了因衬底5与石墨盘本体1直接接触而导致的局域温度偏高这一现象，进而解决了温度差异导致波长一致性差的问题。
70.可选的，在本发明的另一实施例中，对上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的
制作方法进行进一步介绍，参照图4，图4为本发明实施例提供的另一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图，结合图4，所述制作方法还包括：
71.s130、形成sic涂层6，所述sic涂层6至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁，所述隔热组件4位于所述sic涂层6背离所述石墨盘本体1的一侧。
72.具体的，在本发明实施例中，该步骤s130形成sic涂层6是在步骤s120形成所述隔热组件4之前执行的；也可以在所述石墨盘本体1背离所述石墨盘的底部一侧的表面形成所述sic涂层6，其目的是为了防止所述石墨盘被刮伤或与反应气体发生化学反应而被腐蚀。
73.可选的，在本发明的另一实施例中，对上述用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法中的步骤s120，所述隔热组件4为隔热涂层这一实施过程进行进一步介绍，参照图5，图5为本发明实施例提供的又一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘的制作方法的流程示意图，结合图5，详细可以包括如下步骤：
74.s121、形成保护层，所述保护层暴露出所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁。
75.具体的，在本发明实施例中，若在执行步骤s120之前执行了步骤s130形成sic涂层6，则步骤s121中需要在所述sic涂层6背离所述石墨盘本体1的一侧形成所述保护层，所述保护层暴露出所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁上覆盖的sic涂层6。
76.s122、制备溶胶。
77.所述溶胶为alooh溶胶，所述制备溶胶，包括：将al(no3)3溶于蒸馏水中配制成浓度为1mol/l的溶液；对所述溶液的ph值进行第一次处理；抽滤出所述溶液中的alooh沉淀物；对所述alooh沉淀物进行胶溶处理，得到所述alooh溶胶。
78.具体的，在本发明实施例中，制备alooh溶胶的步骤包括：
79.第一步，将al(no3)3溶于蒸馏水中配制成浓度为1mol/l的溶液。
80.第二步，在85℃的恒温水浴磁力搅拌器中高速搅拌所述溶液，并向所述溶液中缓慢滴加氨水对所述溶液的ph值进行第一次处理，使得所述溶液的ph值达到9.4-9.6范围内，随后密封所述溶液，并在85℃的恒温水浴磁力搅拌器中继续搅拌1小时。
81.第三步，使用真空抽滤机抽滤出所述溶液中的alooh沉淀物，并且反复用蒸馏水对所述alooh沉淀物清洗10次。
82.第四步，将所述alooh沉淀物用浓度为0.5mol/l的硝酸溶液在温度为60℃的环境中进行胶溶处理，使得所述alooh沉淀物的ph值达到3.4-3.6范围内，保持密封并搅拌6小时，然后将其置于50℃的恒温水浴锅中老化12小时，从而得到半透明的所述alooh溶胶。
83.s123、在所述保护层背离所述石墨盘本体1的一侧覆盖所述溶胶形成所述隔热涂层，所述溶胶至少覆盖所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁。
84.具体的，在本发明实施例中，将所述alooh溶胶覆盖到所述支柱3的第一表面、所述支柱3的侧壁以及所述凹槽2暴露出的侧壁之后，需要将所述石墨盘放置在加热炉中进行高温热处理，对所述alooh溶胶进行脱脂，从而形成致密的氧化铝材料的隔热涂层；这样就可以保证衬底5完全不与所述石墨盘以及所述支柱3进行直接接触，避免了衬底5上温度不均
匀，进而避免了这种温度差异导致的波长一致性差的问题。
85.以上对本发明所提供的一种用于改善外延结构均匀性的石墨盘及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
86.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
87.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
88.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。