本發明涉及一種半導體制造設備，特別是涉及一種用于mocvd設備中的石墨盤。

背景技術：

石墨盤是mocvd設備中非常重要的配件，目前常用的石墨盤都是圓形，在石墨盤上分布有一些圓形的凹槽，這些凹槽即用于放置襯底。石墨盤是由高純石墨制成，并在表面鍍有sic涂層。外延生長過程，在mocvd的反應腔中，通過加熱系統對盛放有襯底的石墨盤進行輻射加熱，由熱電偶與溫度控制器控制溫度，這樣溫度控制精度一般可達0.2℃或更低。

現有的一種石墨盤的設計如圖1所示，該石墨舟包括多個凹槽101，襯底102放置于所述凹槽101內，所述襯底的材質大部分是al2o3，還有一部分采用si、sic及sio2，與iii-v族氮化物外延層的晶格夫配與熱膨脹系數的差異，在外延生長過程中外延片都會發生翹曲，如圖1所示。外延片產生翹由造成片子受熱不均勻，對外延層質量有影響，并且iii-v族氮化物發光外延片的波長對溫度較為敏感，容易造成外延片內波長差異較大，會對后續的芯片制程以及分邊工作造成時間和成本的大幅增加及良率的降低。

為了克服上述缺陷，申請號為201521131002.0的專利申請中公開了一種mocvd中用于放置襯底的石墨盤，如圖2所示，該石墨盤包括石墨盤盤體，在石墨盤盤體上設有多個用于放置襯底的圓形凹槽，每個凹槽中包括：槽體、底面、第一側壁、圓臺以及第二側壁，其中，底面為位于槽體底部，且底面為環形、向上拱形凸起；第一側壁自底面邊緣背離石墨盤盤體彎折延伸而成，圓臺自第一側壁的頂端向外彎折延伸而成，第二側壁自圓臺邊緣背離石墨盤盤體彎折延伸而成，第二側壁的頂端與槽體表面內邊緣相接。該申請有效解決了襯底iii-v族氮化物外生長過程中由于外延片翹曲帶來的溫場不均勻分布，改善襯底iii-v族氮化物外延生長的品質與外延、以及片內波長均勻性。

然而，如圖3所示，以上兩種石墨盤均具有一下缺陷：由于外層過程中，石墨盤高速旋轉，凹槽內的襯底受離心力的影響，其偏離石墨盤中心的側壁會于凹槽的側壁有較大面積的接觸(如圖3橢圓虛線框區域所示)，導致接觸的位置受熱過大，而造成iii-v族氮化物外延生長與襯底中心的質量有較大的差異。圖4顯示為位于石墨盤上離石墨盤中心不同距離的3個凹槽內生長的發光外延的位置與波長關系曲線圖，由圖可見，襯底邊緣的波長大幅下降的范圍大約有15mm，導致波長在此區域內有30nm的差異，大大影響了片內波長的均勻性。

基于以上所述，提供一種可以有效提高襯底外延均勻性的用于mocvd設備中的石墨盤結構實屬必要。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于mocvd設備中的石墨盤，用于解決現有技術中石墨盤凹槽內襯底由于離心力作用而導致片內波長的均勻性較差的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于mocvd設備中的石墨盤，所述石墨盤包括多個用于放置襯底的凹槽，所述凹槽的側壁上設置有由該側壁朝所述凹槽內凸出的凸出結構，所述凸出結構包括一個或多個凸出部，所述凸出部使得所述襯底在所述石墨盤轉動離心力的作用下，所述襯底的側壁僅與所述凸出部接觸，而與所述凹槽側壁具有間隙。

優選地，所述凸出結構包括一個凸出部，所述凸出部設置于中心軸線方向上，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底所受離心力的方向。

優選地，所述凸出結構包括多個凸出部，所述多個凸出部分布于所述中心軸線方向的兩側，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底所受離心力的方向。

優選地，所述凸出結構包括多個凸出部，所述多個凸出部分布于所述中心軸線方向上及分布于所述中心軸線方向的兩側，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底所受離心力的方向。

進一步地，分布于所述中心軸線方向的兩側的多個凸出部為基于所述中心軸線方向對稱分布。

進一步地，分布于所述中心軸線方向的兩側的凸出部與所述凹槽中心的連線方向與所述中心軸線方向之間的夾角范圍為10～90°。

優選地，所述間隙的寬度為0.020mm～2.000mm。

優選地，所述凸出部與所述襯底接觸的位置設置為點接觸及線接觸中的一種。

優選地，所述凹槽的形狀為圓形或橢圓形。

優選地，所述襯底包括硅襯底、藍寶石襯底、碳化硅襯底、ii-vi族化合物材料襯底及ⅲ-ⅴ族化合物材料襯底中的一種。

優選地，所述凹槽底部設置有支撐結構，所述支撐結構用于支撐所述襯底使得所述襯底的底面與所述凹槽的底部具有間距。

進一步地，所述支撐結構為環繞所述凹槽邊緣的環形結構，或所述支撐結構包括多個相隔分布于所述凹槽邊緣的凸臺。

進一步地，所述支撐結構的高度范圍為5μm～1500μm。

如上所述，本發明的用于mocvd設備中的石墨盤，具有以下有益效果：

本發明通過在石墨盤的凹槽側壁設置凸出結構，使得所述襯底在所述石墨盤轉動離心力的作用下，所述襯底的側壁僅與所述凸出部接觸，而與所述凹槽側壁具有間隙，從而使得所述襯底與凹槽側壁邊緣的接觸由原來的全接觸改為點式接觸，降低了離心力對襯底的影響及降低了襯底邊緣的溫度。本發明可以有效改善片內波長的均勻性，提高良率，在半導體制造設備設計制造領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1顯示為現有的一種石墨盤的設計結構示意圖。

圖2顯示為現有的另一種石墨盤的設計結構示意圖。

圖3顯示為現有的石墨盤的在轉動過程中襯底與凹槽側壁的接觸示意圖。

圖4顯示為現有技術中位于石墨盤上離石墨盤中心不同距離的3個凹槽內生長的發光外延的位置與波長關系曲線圖。

圖5～圖7顯示為本發明實施例1中的用于mocvd設備中的石墨盤的結構示意圖，其中，圖6顯示為圖5中b-b’截面處的結構示意圖，圖7顯示為圖5中a-a’截面處的結構示意圖。

圖8顯示為本發明實施例2中的用于mocvd設備中的石墨盤的結構示意圖。

圖9顯示為本發明實施例3中的用于mocvd設備中的石墨盤的結構示意圖。

圖10顯示為本發明位于石墨盤上離石墨盤中心不同距離的3個凹槽內生長的發光外延的位置與波長關系曲線圖。

元件標號說明

201凹槽

202襯底

203凸出部

204凸出部與所述襯底接觸的位置

205支撐結構

d間隙

f離心力的方向

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖5～圖10。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。

實施例1

如圖5～圖7所示，本實施例提供一種用于mocvd設備中的石墨盤，所述石墨盤包括多個用于放置襯底202的凹槽201，所述凹槽201的側壁上設置有由該側壁朝所述凹槽201內凸出的凸出結構，所述凸出結構包括一個或多個凸出部203，所述凸出部203使得所述襯底202在所述石墨盤轉動離心力的作用下，所述襯底202的側壁僅與所述凸出部203接觸，而與所述凹槽201側壁具有間隙d。

作為示例，所述凸出結構包括多個凸出部203，所述多個凸出部203分布于所述中心軸線方向的兩側，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底202所受離心力的方向(如圖5中的箭頭f所示)。

作為示例，所述凸出部203可以只分布于所述襯底202在離心力作用下所偏向的凹槽201的半圓區域(如圖5中的方形線框所述)，而所述襯底202偏離的半圓區域可以不設置凸出部203，以節省制造成本。

在本實施例中，所述凸出部203只分布于所述襯底202在離心力作用下所偏向的凹槽201的半圓區域，分布于所述中心軸線方向的兩側的多個凸出部203為基于所述中心軸線方向對稱分布。所述多個凸出部203對稱分布，可以大大提高所述襯底202在離心力作用下的平衡性，以使其不會左右晃動而造成所述襯底202與所述凸出部203或凹槽201側壁的碰撞，從而大大提高所述凸出部203及凹槽201的壽命，提高制程的穩定性。

作為示例，分布于所述中心軸線方向的兩側的凸出部203與所述凹槽201中心的連線方向與所述中心軸線方向之間的夾角范圍為10～90°。

作為示例，所述凸出部203的數量可以設置為2個、4個、6個或8個等，隨著所述凸出部203數量的增加，所述襯底202在離心力作用下與凸出部203接觸的面積則越大，其固定的穩定性增強，但是也會對所述襯底202邊緣區域的溫度造成一定的影響，基于此，所述凸出部203的數量優選為2個或者4個。如圖5所示，在本實施例中，所述凸出結構包括2個凸出部203，所述凸出部203與所述凹槽201中心的連線方向與所述中心軸線方向之間的夾角均為45°，本實施例只需要設置兩個凸出部203即可保證所述襯底202在離心力的作用下與所述凹槽201側壁具有一定的間隙d，所述襯底202與所述凸出部203的接觸點只有兩個，可以大大降低所述襯底202邊緣的溫度，提高外延的均勻性，又能保證所述襯底202在離心力的作用下，保持其不會晃動而造成碰撞。

圖7顯示為圖5中a-a’處的截面結構示意圖，如圖7所示，作為示例，所述間隙d的寬度為0.020mm～2.000mm，該間隙d范圍可以使的所述襯底202與凹槽201側壁之間具有空氣阻隔，以降低所述襯底202的邊緣溫度。在本實施例中，所述間隙d的寬度為0.2mm，可獲得較優的溫場效果。

圖6顯示為圖5中a-a’處的截面結構示意圖，如圖6所示，作為示例，所述凸出部203與所述襯底202接觸的位置204設置為點接觸及線接觸中的一種。例如，所述凸出部203的截面形狀可以為三角形、梯形、矩形、半球形、或者所述凸出部203與所述襯底202接觸的邊為與所述襯底202邊緣相適應的弧形。在本實施例中，所述凸出部203的截面形狀為三角形，所述三角形為倒直角三角形，所述倒直角三角形的斜邊與所述襯底202的頂邊接觸，既能保證所述凸出部203與所述襯底202的接觸面積較小(基本為點接觸)，而且，相比于尖角等凸出部結構來說，能夠大大提高所述凸出部203的壽命。

作為示例，所述凹槽201的形狀為圓形或橢圓形。在本實施例中，所述凹槽201的形狀為圓形。

作為示例，所述襯底202包括硅襯底、藍寶石襯底、碳化硅襯底、ii-vi族化合物材料襯底及ⅲ-ⅴ族化合物材料襯底中的一種。

如圖5所示，作為示例，所述凹槽201底部設置有支撐結構205，所述支撐結構205用于支撐所述襯底202使得所述襯底202的底面與所述凹槽201的底部具有間距。所述支撐結構205為環繞所述凹槽201邊緣的環形結構，或所述支撐結構205包括多個相隔分布于所述凹槽201邊緣的凸臺。在本實施例中，所述支撐結構205為多個相隔分布于所述凹槽201邊緣的凸臺，相比于環繞所述凹槽201邊緣的環形結構，采用相隔分布的凸臺，可以進一步降低所述襯底202與凹槽201之間的接觸面積，進一步改善所述襯底202的溫場均勻性。

作為示例，所述支撐結構205的高度范圍為5μm～1500μm。在本實施例中，所述支撐結構205的高度為100μm，該高度可以確保所述襯底202在高溫形變時不會與凹槽201底部接觸。

進一步地，依據不同的襯底202類型，可以將所述凹槽201的底部設置為凸面或者凹面，以使得其在襯底202發生形變時，其整體保持與所述襯底202基本相同的距離，以進一步改善所述襯底202的溫場均勻性。

圖10顯示為位于本實施例(曲線401)與傳統(曲線301)的石墨盤上離石墨盤中心不同距離的3個凹槽201內生長的發光外延的位置與波長關系曲線圖，由圖可見，本實施例襯底202邊緣的波長與襯底202中心的波長差異相比于傳統的有較大的改善，本發明可以有效改善波長均勻性，提高良率。

實施例2

如圖8所示，本實施例提供一種用于mocvd設備中的石墨盤，其基本結構如實施例1，其中，與實施例1的不同之處在于，所述述凸出結構包括一個凸出部203，所述凸出部203設置于中心軸線方向上，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底202所受離心力的方向f。本實施例的凸出結構僅包含一個凹槽201，可以進一步降低所述襯底202與凸出結構的接觸面積，且所述凸出部203設置于所述襯底202所受離心力的方向f上，能保證其基本穩定，但相比于多個凸出部203來說，其固定所述襯底202的能力相對較弱。

實施例3

如圖9所示，本實施例提供一種用于mocvd設備中的石墨盤，其基本結構如實施例1，其中，與實施例1的不同之處在于，所述凸出結構包括多個凸出部203，所述多個凸出部203分布于所述中心軸線方向上及分布于所述中心軸線方向的兩側，其中，所述中心軸線方向為所述石墨盤旋轉時所述襯底202所受離心力的方向f。本實施例的凸出結構既包含位于所述襯底202所受離心力的方向f的凸出部203，又包含位于所述中心軸線方向的兩側的凸出部203，可以進一步提高所述襯底202在石墨盤轉動時的穩定性，提高所述石墨盤的壽命。

如上所述，本發明的用于mocvd設備中的石墨盤，具有以下有益效果：

本發明通過在石墨盤的凹槽201側壁設置凸出結構，使得所述襯底202在所述石墨盤轉動離心力的作用下，所述襯底202的側壁僅與所述凸出部203接觸，而與所述凹槽201側壁具有間隙d，從而使得所述襯底202與凹槽201側壁邊緣的接觸由原來的全接觸改為點式接觸，降低了離心力對襯底202的影響及降低了襯底202邊緣的溫度。本發明可以有效改善片內波長的均勻性，提高良率，在半導體制造設備設計制造領域具有廣泛的應用前景。

所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。