專利名稱：托盤、腔室裝置和外延設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種托盤、腔室裝置和外延設(shè)備。
背景技術(shù)：
MOCVD(金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)設(shè)備是生產(chǎn)LED(發(fā)光二極管)外延片的關(guān)鍵設(shè)備。MOCVD設(shè)備的原理是，有機(jī)金屬氣體通過高溫的襯底片表面時(shí)發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)，并在襯底的表面沉積薄膜。通過調(diào)整エ藝氣體和エ藝時(shí)間，利用MOCVD設(shè)備可以在LED襯底片上沉積各種薄膜，包括決定LED發(fā)光性能的多量子阱結(jié)構(gòu)。在沉積多量子阱的エ藝過程中，為了保證薄膜的均勻性，一般對襯底表面的溫度均勻性要求極高。MOCVD設(shè)備的エ藝時(shí)間一般較長，典型的情況是，5-6個(gè)小時(shí)才能完成一個(gè)完整的エ藝過程。為了提高M(jìn)OCVD設(shè)備的生產(chǎn)效率，現(xiàn)有技術(shù)中提出了多層托盤垂直排列在反應(yīng) 腔內(nèi)的方式。反應(yīng)腔的外壁上纏繞設(shè)有的感應(yīng)線圏。多層托盤設(shè)置在反應(yīng)腔中，從而可以大批量進(jìn)行生產(chǎn)。托盤和感應(yīng)線圈生產(chǎn)的磁力線直交，感應(yīng)線圈和中高頻的RF電源連接，由于感應(yīng)線圈產(chǎn)生的隨時(shí)間變化的磁場會在托盤(一般為石墨)的表面誘導(dǎo)感應(yīng)電流，從而達(dá)到加熱托盤的效果。由于在腔體內(nèi)部在垂直方向上磁場分布不均勻，因此容易造成托盤表面溫度不均勻。由于MOCVD的エ藝對溫度的均勻性要求很高，因此上述的缺點(diǎn)很可能直接影響薄膜的光學(xué)質(zhì)量，從而影響LED芯片的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的ー個(gè)目的在于提出ー種表面溫度均勻的托盤。本發(fā)明的另ー個(gè)目的在于提出ー種具有上述托盤的腔室裝置。本發(fā)明的再一目的在于提出ー種具有上述腔室裝置的外延設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的托盤包括托盤本體，所述托盤本體上具有環(huán)形基片承載區(qū)，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述托盤本體的徑向方向上由內(nèi)向外降低。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤，通過對托盤本體之中環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率沿徑向進(jìn)行調(diào)整，從而提高托盤中承載基片部分的表面溫度均勻性和穩(wěn)定性，且降低托盤內(nèi)環(huán)溫度，從而有效提高薄膜的光學(xué)質(zhì)量及原材料的利用率，且大大提高產(chǎn)品的良率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述徑向方向上由內(nèi)向外逐漸降低。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述徑向方向上由內(nèi)向外以梯度方式降低。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體由石墨一體制成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形基片承載區(qū)在所述徑向方向上分為第一環(huán)形基片承載區(qū)和位于所述第一環(huán)形基片承載區(qū)外面的第二環(huán)形基片承載區(qū)，所述第一環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有涂層，且所述涂層的熱傳導(dǎo)率大于石墨的熱傳導(dǎo)率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述涂層為SiC涂層、氮化硼涂層、和碳化鉭涂層之
O在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形基片承載區(qū)在所述徑向方向上由內(nèi)向外依次分為第一環(huán)形基片承載區(qū)、第二環(huán)形基片承載區(qū)、和第三環(huán)形基片承載區(qū)，所述第一環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有第一涂層，所述第二環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有第二涂層，所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率大于所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率，且所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率和所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率均大于石墨的熱傳導(dǎo)率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一涂層為氮化硼涂層，所述第二涂層為碳化鉭涂層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體包括第一至第五托盤本體部，所述第一至第五托盤本體部在所述徑向方向上由內(nèi)向外依次套設(shè)且相鄰的托盤本體部彼此結(jié)合，其中第二至第四托盤本體部的上表面制成所述環(huán)形基片承載區(qū)，且所述第二至第四托盤本體部的熱傳導(dǎo)率依次減小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一托盤本體部由石英制成，所述第二托盤本體部由氮化硼制成，所述第三托盤本體部由碳化鉭制成，所述第四和第五托盤本體部由石墨制成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第四和第五托盤本體部成一體。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述相鄰的托盤本體部通過臺階狀結(jié)構(gòu)結(jié)合。本發(fā)明第二方面實(shí)施例的腔室裝置，包括腔室本體，所述腔室本體內(nèi)限定有エ藝腔室；多層托盤，所述多層托盤沿上下方向間隔開設(shè)置在所述エ藝腔室內(nèi)，其中所述托盤為根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例所述的托盤。本發(fā)明第三方面實(shí)施例的外延設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的腔室裝置和感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈沿周向纏繞在所述腔室裝置的腔室本體外面。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置和外延設(shè)備，可以有效提高薄膜的光學(xué)質(zhì)量及原材料的利用率，且大大提聞廣品的良率。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的托盤的主視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的托盤的主視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的托盤的主視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的托盤剖面圖；和圖5為根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的CVD設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了在反應(yīng)腔室中由于感應(yīng)線圈磁力線在托盤外圍分布稠密，而越向內(nèi)側(cè)越稀疏，導(dǎo)致托盤外圍溫度偏高，而中間溫度偏低。因此根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種托盤100，如圖I所示，托盤100包括托盤本體1000。托盤本體1000上具有環(huán)形基片承載區(qū)1300，位于環(huán)形基片承載區(qū)1300內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)1200、和位于環(huán)形基片承載區(qū)1300外側(cè)的外環(huán)1400?？梢岳斫獾氖?，內(nèi)環(huán)1200的中心(即托盤100的中心)可以具有中心孔1100。托盤本體1000的上表面上的環(huán)形基片承載區(qū)1300用于承載基片，環(huán)形基片承載區(qū)1300的熱傳導(dǎo)率在托盤本體1000的徑向方向上由內(nèi)向外降低，從而可減小與由于磁力線C(參考圖5)分布沿托盤100的徑向不均所引起的托盤本體100的溫度差，減小基片承載區(qū)1300的溫度梯度，以提高承載基片區(qū)1300的溫度均勻性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形基片承載區(qū)1300的熱傳導(dǎo)率在徑向方向上由內(nèi)向外逐漸降低。可選地，環(huán)形基片承載區(qū)1300的熱傳導(dǎo)率在徑向方向上由內(nèi)向外以梯度方式降低。在本發(fā)明的實(shí)施例中可通過多種方式實(shí)現(xiàn)梯度方式降低，以下將以具體的實(shí)施例進(jìn)行描述。圖2為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的托盤100的主視圖。如圖2所示，托盤100包括托盤本體1000。托盤本體1000包括沿徑向從內(nèi)向外依次排列的中心孔1100、內(nèi)環(huán)1200、環(huán)形基片承載區(qū)和外環(huán)1400。托盤本體1000可以由石墨一體制成。環(huán)形基片承載區(qū)在徑向方向上分為第一環(huán)形基片承載區(qū)1310和位于第一環(huán)形基片承載區(qū)1310外面的第二環(huán)形基片承載區(qū)1320，第一環(huán)形基片承載區(qū)1310上設(shè)有熱傳導(dǎo)率大于石墨的熱傳導(dǎo)率的涂層。在本發(fā)明的ー個(gè)示例中，所述涂層可為SiC涂層、氮化硼涂層或碳化鉭涂層等耐高溫且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的涂層，其中SiC涂層、氮化硼涂層和碳化鉭涂層的熱傳導(dǎo)率依次降低。SiC涂層具有較高的導(dǎo)熱率，80W/M ·Κ。這樣當(dāng)磁力線C通過托盤100時(shí)，第一環(huán)形基片承載區(qū)1310部分由于有SiC涂層，因此具有較高的熱導(dǎo)率，升溫速率較快，而第二環(huán)形基片承載區(qū)1320因磁力線C分布密集也具有較高的升溫速率，從而使得環(huán)形基片承載區(qū)溫度更為均勻，以達(dá)到穩(wěn)定溫場的目的。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的托盤100，在該實(shí)施例中，托盤本體1000可以由石墨一體制成，環(huán)形基片承載區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，即環(huán)形基片承載區(qū)在徑向方向上由內(nèi)向外依次分為第一環(huán)形基片承載區(qū)1310、第二環(huán)形基片承載區(qū)1320和第三環(huán)形基片承載區(qū)1330，其中第一環(huán)形基片承載區(qū)1310上設(shè)有第一涂層，第二環(huán)形基片承載區(qū)1320上設(shè)有第二涂層，且第三環(huán)形基片承載區(qū)1330上未設(shè)置涂層，所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率大于所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率，且所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率和所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率均大于石墨的熱傳導(dǎo)率，例如，所述第一涂層為氮化硼涂層，所述第二涂層為碳化鉭涂層，由于氮化硼涂層的熱傳導(dǎo)率、碳化鉭涂層的熱傳導(dǎo)率和石墨的熱傳導(dǎo)率依次降低，從而使得第一環(huán)形基片承載區(qū)1310至第三環(huán)形基片承載區(qū)1330的導(dǎo)熱率依次降低，以使得環(huán)形基片承載區(qū)溫度更為均勻，達(dá)到穩(wěn)定溫場的目的?？蛇x地，第一環(huán)形基片承載區(qū)1310、第二環(huán)形基片承載區(qū)1320和第三環(huán)形基片承載區(qū)1330可以依次分別設(shè)置SiC涂層、氮化硼涂層和碳化鉭涂層。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，環(huán)形基片承載區(qū)可以分為多個(gè)環(huán)形基片承載區(qū)。在上述實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)1200可以選用石英材料，由于石英是絕緣體不會被感應(yīng)加熱，且導(dǎo)熱率很低。這樣就能在保證襯底部分溫度的前提下，大幅度降低內(nèi)環(huán)1200溫度，避免了 MO(金屬有機(jī)化合物)源氣體在未到達(dá)襯底上方前便開始劇烈反應(yīng)，從而提高氣體利用率，并減少副產(chǎn)物對反應(yīng)腔的污染。在本發(fā)明的實(shí)施例中，托盤100可以選用不同材質(zhì)通過拼接搭嵌構(gòu)成。如圖4所示，為圖3所示托盤100的剖面圖。托盤本體1000包括第一托盤本體部2100、第二托盤本體部2200、第三托盤本體部2300、第四托盤本體部2400和第五托盤本體部2500，其中，第ー托盤本體部2100限定出托盤本體1000的內(nèi)環(huán)，第二托盤本體部2200、第三托盤本體部2300和第四托盤本體部2400限定出環(huán)形基片承載區(qū)，第五托盤本體部2500限定出托盤本體1000的外環(huán)，第一至第五托盤本體部在徑向方向上由內(nèi)向外依次套設(shè)且相鄰的托盤本體部彼此結(jié)合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一托盤本體部2100由石英制成，第二托盤本體部2200由導(dǎo)熱性較好的材質(zhì)如氮化硼制成，第三托盤本體部2300由導(dǎo)熱性稍差的材質(zhì)如碳化鉭制成，第四托盤本體部2400和第五托盤本體部2500由石墨制成，通過這些部分不同的導(dǎo)熱性能可以縮小因磁力線C分布的疏密差異而產(chǎn)生的溫差，從而使薄膜生長溫度更為均勻。優(yōu)選地,第四托盤本體部2400和第五托盤本體部2500成一體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，相鄰的托盤本體部通過臺階狀結(jié)構(gòu)結(jié)合，換言之,在相鄰的托盤本體部中，一個(gè)托盤本體部上形成有凸臺，另ー托盤本體部上形成有相應(yīng)的凹部，從而相鄰的托盤本體部通過凸臺和相應(yīng)凹部的拼接搭嵌相連。下面描述本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置，如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置包括腔室本體200和多層托盤，所述腔室本體200內(nèi)限定有エ藝腔室，多層托盤沿上下方向間隔開設(shè)置在所述エ藝腔室內(nèi)，其中所述托盤可以為參考上面實(shí)施例描述的托盤100。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置的其他部件可以是已知的，這里不再詳細(xì)描述。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外延設(shè)備，包括根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的腔室裝置和感應(yīng)線圈300，感應(yīng)線圈300沿周向纏繞設(shè)置在所述腔室裝置的腔室本體200外面。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外延設(shè)備例如可以是CVD設(shè)備，更具體而言為MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)設(shè)備。本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置和外延設(shè)備可以有效提高薄膜的光學(xué)質(zhì)量及原材料的利用率，且大大提聞廣品的良率。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“ー個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不 脫離本發(fā)明的原理和宗g的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種托盤，其特征在于，包括托盤本體，所述托盤本體上具有環(huán)形基片承載區(qū)，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述托盤本體的徑向方向上由內(nèi)向外降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述徑向方向上由內(nèi)向外逐漸降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述徑向方向上由內(nèi)向外以梯度方式降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體由石墨一體制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的托盤，其特征在于，所述環(huán)形基片承載區(qū)在所述徑向方向上分為第一環(huán)形基片承載區(qū)和位于所述第一環(huán)形基片承載區(qū)外面的第二環(huán)形基片承載區(qū)，所述第一環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有涂層，且所述涂層的熱傳導(dǎo)率大于石墨的熱傳導(dǎo)率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的托盤，其特征在于，所述涂層為SiC涂層、氮化硼涂層、和碳化鉭涂層之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的托盤，其特征在于，所述環(huán)形基片承載區(qū)在所述徑向方向上由內(nèi)向外依次分為第一環(huán)形基片承載區(qū)、第二環(huán)形基片承載區(qū)、和第三環(huán)形基片承載區(qū)，所述第一環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有第一涂層，所述第二環(huán)形基片承載區(qū)上設(shè)置有第二涂層，所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率大于所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率，且所述第一涂層的熱傳導(dǎo)率和所述第二涂層的熱傳導(dǎo)率均大于石墨的熱傳導(dǎo)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的托盤，其特征在于，所述第一涂層為氮化硼涂層，所述第二涂層為碳化鉭涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體包括第一至第五托盤本體部，所述第一至第五托盤本體部在所述徑向方向上由內(nèi)向外依次套設(shè)且相鄰的托盤本體部彼此結(jié)合，其中第二至第四托盤本體部的上表面制成所述環(huán)形基片承載區(qū)，且所述第二至第四托盤本體部的熱傳導(dǎo)率依次減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的托盤，其特征在于，所述第一托盤本體部由石英制成，所述第二托盤本體部由氮化硼制成，所述第三托盤本體部由碳化鉭制成，所述第四和第五托盤本體部由石墨制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的托盤，其特征在于，所述第四和第五托盤本體部成一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的托盤，其特征在于，所述相鄰的托盤本體部通過臺階狀結(jié)構(gòu)結(jié)合。
13.一種腔室裝置，其特征在于，包括 腔室本體，所述腔室本體內(nèi)限定有工藝腔室； 多層托盤，所述多層托盤沿上下方向間隔開設(shè)置在所述工藝腔室內(nèi)，其中所述托盤為權(quán)利要求1_12中任一項(xiàng)所述的托盤。
14.一種外延設(shè)備，其特征在于，包括 權(quán)利要求13所述的腔室裝置；和 感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈沿周向纏繞在所述腔室裝置的腔室本體外面。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種托盤、腔室裝置和外延設(shè)備。所述托盤包括托盤本體，所述托盤本體上具有環(huán)形基片承載區(qū)，所述環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率在所述托盤本體的徑向方向上由內(nèi)向外降低。本發(fā)明實(shí)施例通過對托盤本體之中環(huán)形基片承載區(qū)的熱傳導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)整，從而提高托盤中承載基片部分的表面溫度均勻性和穩(wěn)定性，且降低托盤內(nèi)環(huán)溫度，從而有效提高薄膜的光學(xué)質(zhì)量及原材料的利用率，且大大提高產(chǎn)品的良率。
文檔編號C30B25/12GK102677164SQ20111006693
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者張慧, 徐亞偉 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司