[实用新型]一种行星式外延生长设备中的托盘装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属有机化合物化学气相沉积技术，尤其是涉及一种采用行星式金属有机化合物化学气相沉积外延生长的装置。

背景技术

MOCVD是金属有机化合物化学气相沉积 (Metal-organic Chemical Vapor DePosition)的英文缩写。MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术，现在已成为制备砷化镓、磷化铟和氮化镓等化合物半导体薄膜的核心技术。该项技术产生于20世纪60年代，经过近40年的发展应用，尽管已经得到不断地改进和完善，但现有技术对于“保障外延薄膜厚度或掺杂浓度均匀”这个核心问题，还没有发现经济、简捷、有效的方法和设备。例如，当前代表最先进的MOCVD技术的美国VEECO公司和德国Aixtron公司所具有的技术和设备，生产的化合物半导体薄膜，都存在“外延薄膜厚度或掺杂浓度不均匀”的致命缺陷。根据运用流体力学原理，美国VEECO公司采用高速涡轮立式生长技术设备，该设备的托盘转速可达到1000r/min以上；当反应气体接触到高速旋转的托盘时，由于固气界面的粘性力，便产生了一种离心泵的效应，在离心力作用下，反应气体沿托盘的径向被连续均匀扩散，改善了基座上方温场和浓度场，有助于外延层的均匀生长；但由于安装在托盘上的基片自身不发生自转，因此，当基片数量增加或基片尺寸增大，流经每个基片表面的反应气体浓度由高变低是不均匀的，从而导致外延薄膜厚度或掺杂浓度的不均匀。德国Aixtron公司行星式水平旋转超大面积生长技术设备，也源于流体力学原理的应用。该技术设备的特点是托盘容量大，且可缓慢均匀旋转，在水平式生长设备中，反应气体从基片的一侧流向另一侧，存在严重的反应物耗尽和热对流涡旋等问题，容易造成薄膜厚度的前后不均匀性，为改善这种问题，该公司采用了基片自转US522638A专利技术，即托盘上装载的基片被自下向上的气流形成的气垫轻轻托起并均匀旋转，使基片各点接受相同的反应气源浓度，保证了衬底上的材料可大面积、均匀地生长；该项技术的缺陷有两点：一是受反应室内部环境影响，气垫旋转技术并不能保证基片做连续均匀的自转，因此，仍然存在应用US522638A专利技术前的缺陷；二是应用US522638A专利技术后，需要增加大量气体管路已及精确的控制系统等，导致整个装置制造、操作、维护复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种行星式外延生长设备中的托盘装置。

本实用新型通过采用以下技术方案来实现：

设计制造一种行星式外延生长设备中的托盘装置，所述装置包括：

一只圆形主托盘，所述圆形主托盘的中心有一个安装张力盘的圆孔，所述圆形主托盘的同一圆周上对称布置至少两个安装基片盒组件的圆孔，每个所述圆孔上有石墨滚珠及其转动的环形轨道，所述圆形主托盘底面的同一圆周上对称布置至少三个安装石墨支柱的圆形盲孔；

一只张力盘；

至少两只基片盒组件，每只所述基片盒组件包括外齿轮圈，基片盒，石墨压盖，所述外齿轮圈的底部端面有环形轨道、轮齿，所述基片盒有基片沉积面孔、基片座、石墨压盖座、上卡边和下卡边，所述上卡边和下卡边的直径大于所述外齿轮圈轮毂的内径，小于所述外齿轮圈轮毂的中径，所述石墨压盖上面中心有一个工艺螺孔。

一只圆形下层扩散托盘，所述圆形下层扩散托盘的底面中心有一个安装石墨支撑组件的多边形凹槽和圆形通孔，所述圆形下层扩散托盘上面的同一圆周上对称安装至少三个石墨支柱及其安装盲孔；所述石墨支撑组件包括一个石墨支撑管和一个石英套管，所述石墨支撑管有一个多边形的台；

制备一个外围固定环，所述外围固定环的内圈有一个支撑所述圆形下层扩散托盘的环形台，所述外围固定环上面的同一圆周上对称安装至少三个石墨支柱及其安装盲孔；

制备一个外围内齿圈，所述外围内齿圈底面的同一圆周上至少均布三个安装石墨支柱的圆形盲孔，所述外围内齿圈的内环有轮齿和一个遮罩所述圆形主托盘的环形台；

所述外围固定环固定在反应装置内部，并在所述圆形盲孔上安装石墨支柱。

所述圆形下层扩散托盘的凹槽和圆形通孔处安装石墨支撑组件，所述多边形凹槽和圆形通孔分别与所述石墨支撑管的多边形台和石英套管的外圆紧密配合，所述圆形下层扩散托盘上面的圆形盲孔处安装石墨支柱。