本實用新型涉及半導體光電技術領域，尤其涉及一種砷化鎵晶圓用除氧托盤。

背景技術：

在半導體單晶晶圓上外延生長高質量單晶半導體薄膜或者異質結是絕大部分半導體光電器件研發(fā)的核心技術環(huán)節(jié)。砷化鎵(GaAs)晶圓作為一種晶格匹配度較高的半導體晶圓，經常被用作高質量II-VI族、III-V族半導體光電器件的外延生長基片。

分子束外延技術是一種在超高真空環(huán)境(P<1×10^-8Pa)中，在單晶的半導體晶圓片上外延生長高質量半導體薄膜的技術手段。目前已經被廣泛應用于高質量半導體光電器件以及高遷移率半導體晶體管的制備和加工。在分子束外延生長工藝中，GaAs晶圓先被固定到一個樣品托上，連同樣品托一起放置到一個可加熱的平臺上；在加熱平臺上經過高溫加熱處理以后，GaAs晶圓表面的氧化層脫落，露出原子級平整的單晶表面；隨后，通過高純元素蒸發(fā)源向GaAs晶圓表面提供原子或者分子束流，進而，在GaAs表面進行高質量的半導體薄膜的沉積和外延生長。

在整個外延生長工藝中，具有原子級平整度的單晶GaAs表面是進一步進行高質量半導體薄膜外延生長的基本條件，因此，有效的去除GaAs表面的氧化層對于整套工藝是至關重要的工藝流程，目前的去氧工藝通常為：首先，將GaAs晶圓固定在圓盤狀的鉬金屬樣品托上，固定的方法通常是使用Ga金屬涂層將GaAs和鉬(Mo)樣品托粘接在一起，形成GaAs/Ga/Mo的結構；隨后，將鉬金屬樣品托傳入分子束外延的生長室的可加熱平臺，通過背面的熱電阻絲爐盤對樣品托的背面進行加熱，樣品托通過Ga金屬涂層可以有效地將熱量傳遞給GaAs晶圓，當GaAs晶圓表面溫度達到除氧溫度的時候，GaAs晶圓表面氧化層就會被緩慢蒸發(fā)而除去，進而露出單晶的晶圓表面。

在除氧過程中，Ga金屬涂層起到了兩個重要作用：(1)在高溫條件下，熔融狀態(tài)的Ga涂層可以利用其表面張力將GaAs晶圓牢牢吸附在鉬樣品托表面，從而在去氧過程中達到固定樣品的目的；(2)Ga涂層具有很好的導熱性能，可以有效地將鉬樣品托的熱量傳遞給GaAs晶圓，使得GaAs晶圓表面溫度均勻升高，最終達到均勻除去晶圓表面的氧化層的目的。因此，在整套工藝中，均勻的Ga涂層對晶圓的表面去氧過程是至關重要的。

為了實現均勻的Ga涂層的制備，通常需要先將Mo樣品托加熱至約100℃，然后，將Ga金屬顆粒融化在樣品托表面上，再把GaAs晶圓放置在Ga涂層上面，在樣品托上反復旋轉GaAs晶圓多次，從而確保GaAs晶圓與Ga金屬涂層緊密粘合在一起。以上操作平均每次加工要耗時半個小時以上，工藝繁瑣，而且還很容易在GaAs與Mo樣品托之間出現一些不均勻的空氣空洞，而一旦出現空洞，其所對應的GaAs晶圓表面就成為了低溫區(qū)域，最終導致其無法去氧，從而變成光電器件的失效區(qū)，造成晶圓的浪費，效率較低。且由于GaAs晶圓的去氧溫度條件較為苛刻，若高于去氧溫度區(qū)間，會導致整個晶圓過熱，從而破壞晶圓表面的原子級平整表面，因此，不能通過提高去氧溫度來實現Ga金屬涂層的空洞對應的低溫區(qū)域的去氧，否則會導致整片晶圓表面的失效，仍然會導致晶圓的浪費。同時，在對樣品托進行高溫熱處理的過程中，如果加熱溫度過高，會導致Ga金屬涂層蒸發(fā)而導致GaAs晶圓從鉬樣品托上脫落，影響后續(xù)的外延生長。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種能夠簡化砷化鎵晶圓的除氧工藝的操作、提高除氧效率且能夠較為穩(wěn)固地固定砷化鎵晶圓的砷化鎵晶圓用除氧托盤。

一種砷化鎵晶圓用除氧托盤，包括：

底座，開設有貫通所述底座且用于安裝所述砷化鎵晶圓的安裝孔，所述安裝孔的側壁上設有限位凸起；

定位組件，能夠與所述底座固定連接，且所述定位組件與所述限位凸起能夠分別與所述砷化鎵晶圓的相對的兩個表面的邊緣相抵接而夾持固定所述砷化鎵晶圓。

上述砷化鎵晶圓的底座上開設有貫通底座且用于安裝砷化鎵晶圓的安裝孔，安裝孔的側壁上設有限位凸起，定位組件能夠與底座固定連接，定位組件與限位凸起能夠分別與砷化鎵晶圓的相對的兩個表面的邊緣相抵接而夾持固定砷化鎵晶圓，使得當使用上述砷化鎵晶圓用除氧托盤固定砷化鎵晶圓時，只需將砷化鎵晶圓安裝到安裝孔中，再將定位組件與底座固定連接，以使砷化鎵晶圓夾持在限位凸起和定位組件之間即可，操作十分簡單；且由于砷化鎵晶圓是安裝在安裝孔內的，且限位凸起和定位組件通過夾持晶圓的邊緣實現晶圓的固定，使得砷化鎵晶圓的相對的兩個表面能夠盡可能地直接暴露在熱輻射下，而無需使用Ga金屬涂層來傳導熱量和粘結固定底座和砷化鎵晶圓，從而避免了使用Ga金屬涂層導致的空氣空洞問題和Ga金屬涂層蒸發(fā)而導致GaAs晶圓從樣品托上脫落的問題，因此，上述砷化鎵晶圓用除氧托盤能夠簡化砷化鎵晶圓的除氧工藝的操作、提高除氧效率且能夠較為穩(wěn)固地固定砷化鎵晶圓。

在其中一個實施例中，所述定位組件包括環(huán)形板和螺紋緊固件，所述螺紋緊固件能夠穿設于所述環(huán)形板后與所述底座固定連接，而將所述環(huán)形板與所述底座固定連接，其中，所述環(huán)形板能夠與所述砷化鎵晶圓的邊緣相抵接，并與所述限位凸起共同配合夾持固定所述砷化鎵晶圓。

在其中一個實施例中，所述環(huán)形板上開設有多個沿所述環(huán)形板的內圈間隔設置的缺口。

在其中一個實施例中，當所述環(huán)形板固定在所述底座上時，所述環(huán)形板與所述安裝孔共軸設置，所述環(huán)形板的內徑小于所述安裝孔的直徑，且所述環(huán)形板的內徑與所述安裝孔的直徑相差不超過2毫米。

在其中一個實施例中，所述環(huán)形板的厚度為0.1毫米～2毫米。

在其中一個實施例中，所述環(huán)形板為鉬板或鉭板。

在其中一個實施例中，還包括透明的限位板，所述限位板能夠收容于所述安裝孔內，并能夠與所述限位凸起相抵接，所述限位板能夠與所述底座共同配合形成用于安裝所述砷化鎵晶圓的容置槽，當所述限位板收容于所述安裝孔內時，所述限位板和所述定位組件共同配合夾持固定所述砷化鎵晶圓。

在其中一個實施例中，所述限位板為氧化鋁板或碳化硅板。

在其中一個實施例中，所述限位板的厚度為300微米～800微米。

在其中一個實施例中，所述安裝孔為圓形，所述限位凸起沿所述安裝孔的一個開口設置一周，并與所述安裝孔共軸設置，所述限位凸起的內圈與所述安裝孔的半徑相差不超過1毫米。

附圖說明

圖1為一實施方式的砷化鎵晶圓用除氧托盤安裝有砷化鎵晶圓的軸向剖面圖；

圖2為圖1所示的砷化鎵晶圓用除氧托盤的立體分解圖；

圖3為圖2所示的砷化鎵晶圓用除氧托盤的底座的另一角度的結構示意圖；

圖4為圖2所示的砷化鎵晶圓用除氧托盤底座和定位組件組裝在一起的結構示意圖；

圖5為圖2所示的砷化鎵晶圓用除氧托盤的定位組件的環(huán)形板的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。

如圖1所示，一實施方式的砷化鎵晶圓用除氧托盤10，能夠在砷化鎵晶圓20的表面的氧化層的去除工藝中用于固定砷化鎵晶圓20。該砷化鎵晶圓用除氧托盤10包括底座100和定位組件200。

請一并參閱圖2和圖3，底座100上開設有貫通底座100且用于安裝砷化鎵晶圓20的安裝孔110，安裝孔110的側壁上設有限位凸起120。具體的，底座100為環(huán)形圓板，底座100的內圈為安裝孔110，即安裝孔110為圓孔?？梢岳斫猓谄渌鼘嵤├?，安裝孔110也不限于為圓孔，安裝孔110也可以為正方形、六邊形等等。

其中，底座100的熔點在1000℃以上，以確保底座100在砷化鎵晶圓20除氧工藝中高溫處理不會融化。具體的，底座100為鉬底座或不銹鋼底座。

進一步的，限位凸起120為沿安裝孔110的一個開口設置一周，并與安裝孔110共軸設置，限位凸起120的內圈的半徑與安裝孔110的半徑相差不超過1毫米，以盡可能地防止限位凸起120對砷化鎵晶圓20的表面的遮擋，以使砷化鎵晶圓20在加熱過程中能夠盡可能地暴露在熱輻射中。

可以理解，限位凸起120也不限于為沿安裝孔110的一個開口設置一周的結構，在其它實施例中，限位凸起120為塊狀，此時，限位凸起120為多個，為多個沿安裝孔110的一個開口間隔設置一周。

定位組件200能夠與底座100固定連接，定位組件200與限位凸起120能夠分別與砷化鎵晶圓20的相對的兩個表面的邊緣相抵接而夾持固定砷化鎵晶圓20。其中，定位組件200的熔點在1000℃以上。

請一并參閱圖4，具體的，定位組件200包括環(huán)形板210和螺紋緊固件220，螺紋緊固件220能夠穿設于環(huán)形板210后與底座100固定連接，而將環(huán)形板210與底座100固定連接，其中，環(huán)形板210能夠與砷化鎵晶圓20的邊緣相抵接，并與限位凸起120共同配合夾持固定砷化鎵晶圓20。

其中，環(huán)形板210的熔點在1000℃以上。具體的，環(huán)形板210為鉬板或鉭板。

請一并參閱圖5，進一步的，環(huán)形板210上開設有多個沿環(huán)形板210的內圈間隔設置的缺口212，能夠給晶圓20在加熱過程中的形變提供一定的空間，防止晶圓20在加熱過程中的形變而造成環(huán)形板210發(fā)生形變，以使環(huán)形板210能夠重復利用。具體在圖示的實施例中，缺口212為5個。

進一步的，環(huán)形板210的厚度為0.1毫米～2毫米，從而在保證環(huán)形板210不會變形的前提下，使環(huán)形板210盡可能薄。

進一步的，當環(huán)形板210固定在底座100上時，環(huán)形板210與安裝孔10共軸設置，環(huán)形板210的內徑小于安裝孔110的直徑，且環(huán)形板210的內徑與安裝孔110的直徑相差不超過2毫米，以盡可能地防止環(huán)形板210對砷化鎵晶圓20的表面的遮擋，以使砷化鎵晶圓20在加熱過程中能夠盡可能地暴露在熱輻射中。

其中，螺紋緊固件220的熔點均在1000℃以上。具體的，螺紋緊固件220為鉬螺絲或鉭螺絲。具體的，螺紋緊固件220為多個，多個螺紋緊固件220沿安裝孔110的周緣間隔設置。具體在圖示的實施例中，螺紋緊固件220為6個，可以理解，在其它實施例中，螺紋緊固件220也可以為2個、3個、5個或者大于6個。

可以理解，定位組件200也不限于為上述結構，在其它實施例中，定位組件200還可以包括多個沿安裝孔110的周緣設置、且能夠轉動地安裝于底座100上的限位桿，此時，限位桿和限位凸起120分別與砷化鎵晶圓20的兩個相對的表面的邊緣相抵接而夾持砷化鎵晶圓20。然而，通過環(huán)形板210的形式限位，能夠使砷化鎵晶圓20固定地更加穩(wěn)固，因此，在本實施例中，定位組件200采用環(huán)形板210的形式。

請再次一并參閱圖1和圖2，進一步的，砷化鎵晶圓用除氧托盤10還包括透明的限位板300，限位板300能夠收容于安裝孔110內，并能夠與限位凸起120相抵接，限位板300能夠與底座100共同配合形成用于安裝砷化鎵晶圓20的容置槽，當限位板300收容于安裝孔110內時，限位板300和定位組件200的環(huán)形板210共同配合夾持固定砷化鎵晶圓20。具體的，限位板300為圓形板；砷化鎵晶圓20、限位板300、環(huán)形板210和安裝孔110共軸設置。

其中，限位板300的熔點在1000℃以上。具體的，限位板300為氧化鋁板或碳化硅板；優(yōu)選的，限位板300為氧化鋁板，相對于碳化硅板，氧化鋁板的價格較為便宜，有利于降低生產成本。

進一步的，限位板300的厚度為300微米～800微米，該厚度范圍內的限位板300可以在保證透光性的前提下，給予砷化鎵晶圓20良好的機械支撐。更進一步的，限位板300的厚度為400微米～500微米。

進一步的，當限位板300收容于安裝孔110內時，限位板300遠離限位凸起120的一面到底座100安裝有環(huán)形板210的一面的最小距離大于或等于砷化鎵晶圓20的厚度，以使當砷化鎵晶圓20夾持在限位凸起120和限位板300之間時，砷化鎵晶圓20遠離限位凸起120的一面與底座100平齊或者略高出底座100。

上述砷化鎵晶圓用除氧托盤10至少有以下優(yōu)點：

(1)上述砷化鎵晶圓20的底座100上開設有用于安裝砷化鎵晶圓20的安裝孔110，安裝孔110的側壁上設有限位凸起120，定位組件200能夠與底座100固定連接，定位組件200與限位凸起120能夠分別與砷化鎵晶圓20的相對的兩個表面的邊緣相抵接而夾持固定砷化鎵晶圓20，使得當使用上述砷化鎵晶圓用除氧托盤10固定砷化鎵晶圓20時，只需將砷化鎵晶圓20安裝到安裝孔110中，再將定位組件200與底座100固定連接，以使砷化鎵晶圓20夾持在限位凸起120和定位組件200之間即可，操作十分簡單；且由于砷化鎵晶圓20是安裝在安裝孔110內的，且限位凸起120和定位組件200通過夾持晶圓20的邊緣實現晶圓20的固定，使得砷化鎵晶圓20的相對的兩個表面能夠盡可能地暴露在熱輻射下，而無需使用Ga金屬涂層來傳導熱量和粘結固定底座100和砷化鎵晶圓20，從而避免了使用Ga金屬涂層導致的空氣空洞問題和Ga金屬涂層蒸發(fā)而導致GaAs晶圓20從樣品托上脫落的問題，因此，上述砷化鎵晶圓用除氧托盤10能夠簡化砷化鎵晶圓20的除氧工藝的操作、提高除氧效率且能夠較為穩(wěn)固地固定砷化鎵晶圓20。

同時由于砷化鎵晶圓20是安裝在安裝孔110內的，且熔點均在1000℃以上的限位凸起120和定位組件200通過夾持晶圓20的邊緣實現晶圓20的固定，使得砷化鎵晶圓20的相對的兩個表面能夠盡可能地暴露在熱輻射下，能夠大大的降低砷化鎵晶圓的去氧化層的加熱溫度，以使砷化鎵晶圓20的去氧化層的溫度降低了整整200℃，降低了去氧能耗。

(2)通過設置能夠收容于安裝孔110內的透明的限位板300，限位板300能夠與限位凸起120相抵接，且限位板300能夠與底座100共同配合形成用于安裝砷化鎵晶圓20的容置槽，以使砷化鎵晶圓20能夠夾持固定在限位板300和定位組件200之間，以使砷化鎵晶圓20能夠夾持固定在限位板300和定位組件200之間，從而達到支撐砷化鎵晶圓20以及透熱透光的效果，限位板300的使用也可以有效避免砷化鎵晶圓20在去氧過程中出現由于熱脹冷縮所導致的碎裂事故，而且設置限位板300還可以在配合壓片的情況下承載非規(guī)則晶圓片，進行小尺寸的晶圓的去氧以及外延生長。而由于限位板300為透明的，熱源產生的輻射熱量能夠完全透過限位板300，而不會對晶圓20的熱輻射處理產生影響。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。