具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

有机金属气相沉积设备的反应腔主要是所有气体混合以及发生反应的地方。在反应腔中会有一个载盘用来承载基板。这个载盘必须能够有效地吸收从加热器所提供的能量而达到成膜成长所需要的温度，并且不能与反应气体发生反应，所以大部分是用石墨制造而成。加热器的种类则以红外线灯管或高功率射频电磁波等方式加热。在反应腔体内部通常有许多可以让冷却水流通的通道，冷却水可以避免反应腔体本身在薄膜生长时发生过热的情况。

载流气体从系统的最上面供应端流入系统，经由流量控制器(MFC，Mass flowcontroller)的调节来控制各个管路中的气体流入反应腔的流量。其中的载流气体分为两种，其中一种是有机金属反应源，另一种是氢化物(Hydride)气体反应源。这些气体在流入反应腔之前先经过一组气体切换路由器(Run/Vent Switch)来决定管路中的气体是到达反应腔还是直接排至反应腔尾端的废气管路(Vent)。流入反应腔的气体则会参与反应从而生长成薄膜，而直接排入反应腔尾端的废气管路的气体则不参与反应。

有机金属气相沉积设备的电控系统是人与机械之间的转换界面，由PLC控制MFC、PC、温度、压力、气动阀以及继电器等，进而达到实际控制机械动作的目的。

有机金属气相沉积设备的下端管路系统位于反应腔的后端，经由PT(particleTraps)将反应腔中发生未反应的气体、未附着的反应气体以及生成物通过水冷却的方式冷凝析出，再经由后端管路的节流阀(Throttle valve)及泵浦(pump)，一方面将其余气体排放到废气系统进行下一阶段的处理，另一方面可以使反应腔和混气系统的压力得以控制，最终控制制程参数的稳定性。

有机金属气相沉积设备的废气系统位于系统的最末端，负责吸附及处理所有通过系统中的有毒气体，主要以次氯酸钠为强氧化剂用酸碱中和及电化学的方式使有毒有害的废气发生反应过滤后集中处理，以减少对环境的污染。

目前随着产业化的逐渐成长，微波产业开始由4寸基板逐渐改成6寸基板，MOCVD新的设备发展到可以同时承载不同尺寸的基板。在晶圆片单价持续下跌的情况下，均匀性的控制已经成为影响良率的主要因素，有效良品单位面积成本的重要性愈来愈突出。基于这个原因，MOCVD设备必须适应这项需求并进行相应的调整。

当MOCVD使用小的子载盘进行有机金属气相沉积时，子载盘因为需要气流带动旋转，其边缘会因气流的原因造成温度下降，进而影响外延生长时边缘的温度，降低晶片有效良品的产出面积，导致有效良品的成本增加。

针对上述问题，本申请提供一种子载盘及有机金属气相沉积设备。本申请技术方案中提供的子载盘可以加速基板散热，使得放置在子载盘上的基板受热更均匀，并且可以使得受热基板的温度分布曲线更平坦。

请参阅图1，本申请提供一种子载盘2。所述子载盘2的底部中央有配合气体带动转动装置的中心孔洞，使所述子载盘2在MOCVD机台内进行沉积时能产生同心圆自转旋转。受气流的作用，所述子载盘2会自转。具体的，所述子载盘2包括导热支撑部21。所述导热支撑部21包括导热台阶22。所述导热台阶22具有与所述子载盘2的承载表面平行的第一表面和与所述子载盘2的承载表面垂直的第二表面。在具体的沉积过程中，将基板放置在所述导热台阶22上。

本实施例中，所述子载盘2包括导热支撑部21。所述导热支撑部21包括导热台阶22。本申请对所述子载盘2做出局部的改变。所述导热台阶22可以使得受热基板原本的温度梯度变化得到补偿，使受热基板的温度分布曲线变为较为平坦的温度分布曲线。本申请因为硬件的所述子载盘2结构的改变使外延生长的过程参数调整的范围更宽。另外本申请可以提高晶圆片的均匀性，降低产品单位面积的成本。

在一个实施例中，所述子载盘2包括承载凹部。所述导热支撑部21包括沿着所述承载凹部的内径壁面连续设置的内凹壁。所述导热台阶22设置于所述内凹壁。在一个实施例中，所述导热支撑部21一体成型，固定于所述子载盘2的内部。在一个实施例中，所述导热支撑部21属于所述子载盘2的一部分，即所述导热支撑部21与所述子载盘2一体成型。

在一个实施例中，所述导热台阶22沿着所述内凹壁的内径周向设置。即所述导热台阶22在所述子载盘2的内部形成一种阶梯式的圆盘结构。本申请的所述子载盘2可以对阶梯式深度的局部进行改变。当圆盘结构的垂直深度改变时，受热基板原本温度梯度变化得到补偿使之成为较为平坦的温度分布曲线，本申请因为硬件的改变使外延生长的过程参数调整的范围更宽。

本申请提供的所述子载盘2的结构与一般有机金属气相沉积所使用的子载盘相比较是在一所述子载盘2内设置1个用来承载6寸原型基板的圆形承载凹部，所述承载凹部的内径设有用于支撑基板的支撑部，在凹部底面形成一种阶梯式的圆盘结构，本申请的所述子载盘2只是对阶梯式深度的局部进行改变。当圆盘的垂直深度改变时，受热基板原本温度梯度变化得到补偿使之成为较为平坦的温度分布曲线。

在另一个实施例中，所述导热台阶22沿着所述内凹壁等间隔设置。比如可以在所述内凹壁等间隔的设置4个所述导热台阶22。也可以在所述内凹壁对称设置或者不对称设置多个所述导热台阶22。

请参阅图2，在一个实施例中，所述导热台阶22沿所述第一表面的长度为横向宽度，所述导热台阶22沿所述第二表面的长度为纵向深度，所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围为0.005～500。本实施例中，所述横向宽度和所述纵向深度的具体尺寸可以根据实际的有机金属气相沉积设备的载盘的大小进行合理化的设置。比如所述纵向深度可以设置为20um、50um、80um、100um、200um、500um、1000um等的尺寸。

在一个实施例中，所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围为0.05～5，所述导热台阶的纵向深度小于或等于所述内凹壁的纵向深度。在另一个实施例中，所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围为10～100。在另一个实施例中，所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围为1100～300。本实施例中，合理的设置所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围可以大幅度减小载盘边缘与中心的温差，降低温度场分布不均匀的现象，在一定程度上提高产品的良率。

在一个实施例中，所述导热支撑部的材质为石墨、碳化硅或石墨表面涂碳化硅的材料。具体的，所述导热支撑部可以设置为石墨材料。所述导热支撑部还可以设置为碳化硅材料。所述导热支撑部也可以设置为石墨表面涂覆碳化硅材料。

在一个实施例中，所述导热支撑部的承载尺寸为1寸至12寸。具体的，所述子载盘的承载尺寸是指所述子载盘能够承载不同尺寸的基板。本实施例中，所述子载盘可以承载1寸的基板、2寸的基板、4寸的基板、6寸的基板、8寸的基板、以及12寸的基板。上述所述的子载盘可以应用于有机金属气相沉积设备中可以可容纳5片6寸的量产机台。有机金属气相沉积设备中可以可容纳7片6寸和8片6寸的量产机台。

在一个具体的实施例中，请参考图3-图7，详细说明本申请的所述子载盘2应用至有机金属气相沉积设备中的场景。其中，图3为本申请实施例提供的所述子载盘2放置位置的俯视图。图4为沿图3中A-A向得出的截面图。图5为图4中B区域放大后子载盘局部设计的截面图。图6为有机金属气相沉积设备中的载盘结构与本申请一个实施例提供的所述子载盘的位置关系图。图7为采用本申请提供的所述子载盘与常规的子载盘形成的有机金属气相沉积设备成膜的效果对比图。

有机金属气相沉积设备的子载盘的分布个数可以设置为n。在图3中设置了7个子载盘。图4中温度补偿的气垫7和气垫8是在具体的实验过程中形成的。图5为本申请所述子载盘2的剖面结构图。图5中的2代表子载盘，2’代表所述基板6与所述子载盘2的接触面(部分悬空，只有边缘接触)。2”代表所述子载盘2的凹坑底面。图6中的凹槽是石墨大盘(图3和图4中所述载盘1)的结构特征，当气体进入后形成环形气流，与所述子载盘2的底面摩擦带动所述子载盘2自转。图6中X_S代表所述子载盘2的外圆与石墨材质的所述载盘1之间的缝隙(G_ap)，A_B代表所述子载盘2凹坑的直径，X_B代表所述子载盘2与石墨材质的所述载盘1的底面之间的缝隙G_ap，A_S代表所述子载盘2的高度(厚度)。由ΔT＝(△Q·X)/(k·A·Δt)可知，温差(ΔT)与距离(X)成正比与受热面积(A)成反比。图6中所示了所述子载盘2边缘的温度效应，由图可知当所述子载盘2的边缘与中心的距离越大时，温度越不均匀，会对产品的良率产生很大影响。

在气相沉积时，所述子载盘2承载所述基板6由所述载盘1通入氢气的方式而形成旋转的气体(旋转的气体可称为气垫8)，进而带动所述子载盘2旋转。而这些氢气完成带动后便经由所述子载盘2及所述载盘1间的水平间距后排到反应腔中。当快速流动的氢气传递到反应腔的过程中也会从所述子载盘2的边缘带走部分能量，从而造成所述子载盘2有了温度梯度的变化，因此使用阶梯式环形承载部(称为导热支撑部)。所述导热支撑部位于所述子载盘2的凹部底部，因为所述导热支撑部(阶梯式环形承载部)的原因使得所述基板6与所述子载盘2之间多了一层温度补偿气垫7。通过调整所述导热支撑部的垂直深度(图2中的纵向深度)的大小变化来控制所述温度补偿气垫7的大小，也可以降低晶圆片中心受热的程度，通过这种方式得以补偿所述基板6的温度梯度变化。本实施例中所述导热支撑部的水平宽度(图2中的横向宽度)的大小由所述基板6所需的补偿边缘效应的宽度来决定。

在本具体的实施例中，设计所述导热支撑部(阶梯式环形承载部)环形承载部的纵向深度与横向宽度的比例关系，是经过发明人多次试验得出的科学的结论。发明人使用GaAs基板放置到各个不同环形深度的所述导热支撑部中。进一步将承载有GaAs基板的子载盘送入反应腔后升温至670℃后通入TMGa以及AsH₃生长缓冲层。缓冲层生长完成后继续升温至750℃再通入TMGa、TMAl、TMIn及PH₃，外延生长Al_xIn_1-xP/Ga_xIn_1-xP双异质结(DoubleHetero-structure)。最后将生长完成的外延片用X光线双晶衍射仪(X-Ray Diffraction)和光激光光谱仪(Photo-Luminescence)测试。测试数据经过计算后出来的组成分布图，如图7所示。图7反映的是沿基板的径向方向成膜厚度均匀性的变化。外延生长成膜均匀性越好，标准差越小。图7中的数据曲线分别示出了在调整所述导热支撑部21(阶梯式环形承载部)环形承载部的纵向深度与横向宽度的比例时，常规的没有设置所述导热台阶22、设置所述导热台阶22的纵向深度为50um、设置所述导热台阶22的纵向深度为100um和设置所述导热台阶22的纵向深度为200um时，得出外延生长成膜均匀性的差别(通过图7中的标准差来体现)。图7中的数据结果显示当改变所述导热支撑部(阶梯式环形承载部)环形承载部的纵向深度与横向宽度的比例时，可以大幅度减小载盘边缘与中心的温差，降低温度场分布不均匀的现象，在一定程度上提高产品的良率。

因此，本申请提出在所述子载盘设置导热支撑部。所述导热支撑部包括导热台阶。并进一步设置所述横向宽度与所述纵向深度的比例范围为0.005～500。本申请通过对所述子载盘做出局部的改变。所述导热台阶可以使得受热基板原本的温度梯度变化得到补偿，使受热基板的温度分布曲线变为较为平坦的温度分布曲线。本申请因为硬件的子载盘结构的改变使外延生长的过程参数调整的范围更宽。另外本申请可以提高晶圆片的均匀性，降低产品单位面积的成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。