專利名稱：托盤、腔室裝置和外延設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術領域，特別涉及一種托盤、腔室裝置和外延設備。
背景技術：
MOCVD(金屬有機化合物化學氣相淀積)設備是生產LED(發光二極管)外延片的關鍵設備。MOCVD設備的原理是，有機金屬氣體通過高溫的襯底片表面時發生高溫化學反應，并在襯底的表面沉積薄膜。通過調整エ藝氣體和エ藝時間，利用MOCVD設備可以在LED襯底片上沉積各種薄膜，包括決定LED發光性能的多量子阱結構。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設備的エ藝時間一般較長，典型的情況是，5-6個小時才能完成一個完整的エ藝過程。為了提高MOCVD設備的生產效率，現有技術中提出了多層托盤垂直排列在反應 腔內的方式。反應腔的外壁上纏繞設有的感應線圏。多層托盤設置在反應腔中，從而可以大批量進行生產。托盤和感應線圈生產的磁力線直交，感應線圈和中高頻的RF電源連接，由于感應線圈產生的隨時間變化的磁場會在托盤(一般為石墨)的表面誘導感應電流，從而達到加熱托盤的效果。由于在腔體內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，因此上述的缺點很可能直接影響薄膜的光學質量，從而影響LED芯片的發光效率。
發明內容
本發明g在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明的ー個目的在于提出ー種表面溫度均勻的托盤。本發明的另ー個目的在于提出ー種具有上述托盤的腔室裝置。本發明的再一目的在于提出ー種具有上述腔室裝置的外延設備。根據本發明第一方面實施例的托盤包括托盤本體，所述托盤本體上具有環形基片承載區，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述托盤本體的徑向方向上由內向外降低。根據本發明實施例的托盤，通過對托盤本體之中環形基片承載區的熱傳導率沿徑向進行調整，從而提高托盤中承載基片部分的表面溫度均勻性和穩定性，且降低托盤內環溫度，從而有效提高薄膜的光學質量及原材料的利用率，且大大提高產品的良率。在本發明的一個實施例中，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述徑向方向上由內向外逐漸降低。在本發明的一個實施例中，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述徑向方向上由內向外以梯度方式降低。在本發明的一個實施例中，所述托盤本體由石墨一體制成。在本發明的一個實施例中，所述環形基片承載區在所述徑向方向上分為第一環形基片承載區和位于所述第一環形基片承載區外面的第二環形基片承載區，所述第一環形基片承載區上設置有涂層，且所述涂層的熱傳導率大于石墨的熱傳導率。在本發明的一個實施例中，所述涂層為SiC涂層、氮化硼涂層、和碳化鉭涂層之
O在本發明的一個實施例中，所述環形基片承載區在所述徑向方向上由內向外依次分為第一環形基片承載區、第二環形基片承載區、和第三環形基片承載區，所述第一環形基片承載區上設置有第一涂層，所述第二環形基片承載區上設置有第二涂層，所述第一涂層的熱傳導率大于所述第二涂層的熱傳導率，且所述第一涂層的熱傳導率和所述第二涂層的熱傳導率均大于石墨的熱傳導率。在本發明的一個實施例中，所述第一涂層為氮化硼涂層，所述第二涂層為碳化鉭涂層。
在本發明的一個實施例中，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向外依次套設且相鄰的托盤本體部彼此結合，其中第二至第四托盤本體部的上表面制成所述環形基片承載區，且所述第二至第四托盤本體部的熱傳導率依次減小。在本發明的一個實施例中，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。在本發明的一個實施例中，所述第四和第五托盤本體部成一體。 在本發明的一個實施例中，所述相鄰的托盤本體部通過臺階狀結構結合。本發明第二方面實施例的腔室裝置，包括腔室本體，所述腔室本體內限定有エ藝腔室；多層托盤，所述多層托盤沿上下方向間隔開設置在所述エ藝腔室內，其中所述托盤為根據本發明第一方面實施例所述的托盤。本發明第三方面實施例的外延設備包括根據本發明第二方面實施例的腔室裝置和感應線圈，所述感應線圈沿周向纏繞在所述腔室裝置的腔室本體外面。根據本發明實施例的腔室裝置和外延設備，可以有效提高薄膜的光學質量及原材料的利用率，且大大提聞廣品的良率。本發明的附加方面和優點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，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為根據本發明ー個實施例的托盤的主視圖；圖2為根據本發明另一實施例的托盤的主視圖；圖3為根據本發明又一實施例的托盤的主視圖；圖4為根據本發明又一實施例的托盤剖面圖；和圖5為根據本發明ー個實施例的CVD設備的示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標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施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“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。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，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，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。本發明的發明人發現了在反應腔室中由于感應線圈磁力線在托盤外圍分布稠密，而越向內側越稀疏，導致托盤外圍溫度偏高，而中間溫度偏低。因此根據本發明的實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上具有環形基片承載區1300，位于環形基片承載區1300內側的內環1200、和位于環形基片承載區1300外側的外環1400。可以理解的是，內環1200的中心(即托盤100的中心)可以具有中心孔1100。托盤本體1000的上表面上的環形基片承載區1300用于承載基片，環形基片承載區1300的熱傳導率在托盤本體1000的徑向方向上由內向外降低，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1300的溫度梯度，以提高承載基片區1300的溫度均勻性。在本發明的一個實施例中，環形基片承載區1300的熱傳導率在徑向方向上由內向外逐漸降低。可選地，環形基片承載區1300的熱傳導率在徑向方向上由內向外以梯度方式降低。在本發明的實施例中可通過多種方式實現梯度方式降低，以下將以具體的實施例進行描述。圖2為根據本發明另一個實施例的托盤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包括沿徑向從內向外依次排列的中心孔1100、內環1200、環形基片承載區和外環1400。托盤本體1000可以由石墨一體制成。環形基片承載區在徑向方向上分為第一環形基片承載區1310和位于第一環形基片承載區1310外面的第二環形基片承載區1320，第一環形基片承載區1310上設有熱傳導率大于石墨的熱傳導率的涂層。在本發明的ー個示例中，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性質穩定的涂層，其中SiC涂層、氮化硼涂層和碳化鉭涂層的熱傳導率依次降低。SiC涂層具有較高的導熱率，80W/M ·Κ。這樣當磁力線C通過托盤100時，第一環形基片承載區1310部分由于有SiC涂層，因此具有較高的熱導率，升溫速率較快，而第二環形基片承載區1320因磁力線C分布密集也具有較高的升溫速率，從而使得環形基片承載區溫度更為均勻，以達到穩定溫場的目的。如圖3所示，根據本發明再一實施例的托盤100，在該實施例中，托盤本體1000可以由石墨一體制成，環形基片承載區分為三個區域，即環形基片承載區在徑向方向上由內向外依次分為第一環形基片承載區1310、第二環形基片承載區1320和第三環形基片承載區1330，其中第一環形基片承載區1310上設有第一涂層，第二環形基片承載區1320上設有第二涂層，且第三環形基片承載區1330上未設置涂層，所述第一涂層的熱傳導率大于所述第二涂層的熱傳導率，且所述第一涂層的熱傳導率和所述第二涂層的熱傳導率均大于石墨的熱傳導率，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率、碳化鉭涂層的熱傳導率和石墨的熱傳導率依次降低，從而使得第一環形基片承載區1310至第三環形基片承載區1330的導熱率依次降低，以使得環形基片承載區溫度更為均勻，達到穩定溫場的目的。可選地，第一環形基片承載區1310、第二環形基片承載區1320和第三環形基片承載區1330可以依次分別設置SiC涂層、氮化硼涂層和碳化鉭涂層。
需要說明的是，在本發明的其他實施例中，環形基片承載區可以分為多個環形基片承載區。在上述實施例中，內環1200可以選用石英材料，由于石英是絕緣體不會被感應加熱，且導熱率很低。這樣就能在保證襯底部分溫度的前提下，大幅度降低內環1200溫度，避免了 MO(金屬有機化合物)源氣體在未到達襯底上方前便開始劇烈反應，從而提高氣體利用率，并減少副產物對反應腔的污染。在本發明的實施例中，托盤100可以選用不同材質通過拼接搭嵌構成。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的內環，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限定出環形基片承載區，第五托盤本體部2500限定出托盤本體1000的外環，第一至第五托盤本體部在徑向方向上由內向外依次套設且相鄰的托盤本體部彼此結合。在本發明的一個實施例中，第一托盤本體部2100由石英制成，第二托盤本體部2200由導熱性較好的材質如氮化硼制成，第三托盤本體部2300由導熱性稍差的材質如碳化鉭制成，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熱性能可以縮小因磁力線C分布的疏密差異而產生的溫差，從而使薄膜生長溫度更為均勻。優選地,第四托盤本體部2400和第五托盤本體部2500成一體。在本發明的一個實施例中，如圖4所示，相鄰的托盤本體部通過臺階狀結構結合，換言之,在相鄰的托盤本體部中，一個托盤本體部上形成有凸臺，另ー托盤本體部上形成有相應的凹部，從而相鄰的托盤本體部通過凸臺和相應凹部的拼接搭嵌相連。下面描述本發明實施例的腔室裝置，如圖5所示，根據本發明實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內限定有エ藝腔室，多層托盤沿上下方向間隔開設置在所述エ藝腔室內，其中所述托盤可以為參考上面實施例描述的托盤100。根據本發明實施例的腔室裝置的其他部件可以是已知的，這里不再詳細描述。如圖5所示，根據本發明實施例的外延設備，包括根據本發明上述實施例所述的腔室裝置和感應線圈300，感應線圈300沿周向纏繞設置在所述腔室裝置的腔室本體200外面。根據本發明實施例的外延設備例如可以是CVD設備，更具體而言為MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)設備。本發明實施例的腔室裝置和外延設備可以有效提高薄膜的光學質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，參考術語“ー個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少ー個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不 脫離本發明的原理和宗g的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
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形基片承載區，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述托盤本體的徑向方向上由內向外降低。
2.根據權利要求I所述的托盤，其特征在于，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述徑向方向上由內向外逐漸降低。
3.根據權利要求I所述的托盤，其特征在于，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述徑向方向上由內向外以梯度方式降低。
4.根據權利要求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.根據權利要求4所述的托盤，其特征在于，所述環形基片承載區在所述徑向方向上分為第一環形基片承載區和位于所述第一環形基片承載區外面的第二環形基片承載區，所述第一環形基片承載區上設置有涂層，且所述涂層的熱傳導率大于石墨的熱傳導率。
6.根據權利要求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.根據權利要求4所述的托盤，其特征在于，所述環形基片承載區在所述徑向方向上由內向外依次分為第一環形基片承載區、第二環形基片承載區、和第三環形基片承載區，所述第一環形基片承載區上設置有第一涂層，所述第二環形基片承載區上設置有第二涂層，所述第一涂層的熱傳導率大于所述第二涂層的熱傳導率，且所述第一涂層的熱傳導率和所述第二涂層的熱傳導率均大于石墨的熱傳導率。
8.根據權利要求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.根據權利要求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向外依次套設且相鄰的托盤本體部彼此結合，其中第二至第四托盤本體部的上表面制成所述環形基片承載區，且所述第二至第四托盤本體部的熱傳導率依次減小。
10.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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構結合。
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置在所述工藝腔室內，其中所述托盤為權利要求1_12中任一項所述的托盤。
14.一種外延設備，其特征在于，包括 權利要求13所述的腔室裝置；和 感應線圈，所述感應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
本發明提出了一種托盤、腔室裝置和外延設備。所述托盤包括托盤本體，所述托盤本體上具有環形基片承載區，所述環形基片承載區的熱傳導率在所述托盤本體的徑向方向上由內向外降低。本發明實施例通過對托盤本體之中環形基片承載區的熱傳導率進行調整，從而提高托盤中承載基片部分的表面溫度均勻性和穩定性，且降低托盤內環溫度，從而有效提高薄膜的光學質量及原材料的利用率，且大大提高產品的良率。
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 優先權日2011年3月18日
發明者張慧, 徐亞偉 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司