[实用新型]一种分子束外延大规模生产设备中的衬底托板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种衬底托板，属于半导体设备领域，尤其涉及一种分子束外延大规模生产设备中的衬底托板。

背景技术

分子束外延（MBE）技术是一种在半导体衬底上生长原子层量级精度的半导体多层薄膜的外延技术，在诞生之初主要应用于科学研究中。相对于其他外延技术，MBE的外延生长速率相对缓慢及单次可生长外延片尺寸和数量受限等缺点，限制了其在工业生产中的应用。随着MBE技术的逐步发展，可通过MBE技术获得性能满足要求的2吋至6吋外延片，同时大型的MBE设备中单次可生长外延片数量也大幅提升，满足了大规模生产的需求。但是，在应用2吋至6吋衬底进行MBE生产中发现，由常规MBE设备中衬底托板承载的衬底片在生长室中进行外延生长后，外延片边界区域大约近3mm范围未能生长，浪费了外延片可使用面积；同时发现了外延片表面边界附近易出现污染、划痕以及热应力线等缺陷，增加了外延片产品的不合格率。为了增加外延片的可利用面积，减小外延片的缺陷，本实用新型提出了一种分子束外延大规模生产设备中的衬底托板，该托板结构降低了生产成本，同时也降低了原材料浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种分子束外延大规模生产设备中的衬底托板，通过优化设计MBE设备中的衬底托板尺寸，增加外延片可利用面积同时减小外延片的表面缺陷，从而达到降低生产成本、提高产业化竞争力的目的。

为实现上述目的本实用新型采用的技术方案为一种分子束外延大规模生产设备中的衬底托板，该衬底托板包括衬底片的台阶、阻挡热辐射圆环的台阶、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶，三个台阶均为环形结构，该衬底托板为一圆形通孔；阻挡热辐射圆环的台阶在衬底片的台阶和限制阻挡热辐射圆环移动的台阶之间；所述衬底片的台阶、阻挡热辐射圆环的台阶、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶是以圆形通孔为中心的台阶结构；该衬底托板由一完整的钼板通过机械加工而成，在钼板表面通过铣削加工形成三个台阶；三个台阶的高度及台阶半径依所添加衬底尺寸决定。

本实用新型中通过减小放置衬底的台阶宽度，从而减小衬底与托板间的接触面积，增大了生长过程中衬底的可生长面积。同时，由于接触面积的减小，减小了衬底与托板间由于滑动在衬底表面产生的划痕。并且由于托板材质和衬底在热吸收和传导特性上存在差异，通过减小接触面积，可以有效提高衬底的热均匀性，从而提高外延片的均匀性以及减少热应力线。本实用新型中通过增加放置衬底的台阶厚度，以减小由于在托板常规清洗中托板表面材料损耗对托板使用寿命的影响。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。

1、相比常规尺寸的衬底托板，外延片具有更大的可利用面积，外延片表面划痕和污染明显减少。

2、相比常规尺寸的衬底托板，热应力线也明显减少，从而大幅提高生产产品的合格率和可利用面积。

3、通过优化设计MBE设备中的衬底托板尺寸，增加外延片可利用面积同时减小外延片的表面缺陷，从而达到降低生产成本、提高产业化竞争力的目的。

附图说明

图1为衬底托板的结构示意图。

图中：1、放置衬底片的台阶，2、放置阻挡热辐射圆环的台阶，3、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示为衬底托板的结构示意图，该衬底托板包括衬底片的台阶1、阻挡热辐射圆环的台阶2、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3，三个台阶均为环形结构，该衬底托板为一圆形通孔；阻挡热辐射圆环的台阶2在衬底片的台阶1和限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3之间；所述衬底片的台阶1、阻挡热辐射圆环的台阶2、限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3是以圆形通孔为中心的台阶结构；该衬底托板由一完整的钼板通过机械加工而成，在钼板表面通过铣削加工形成三个台阶；三个台阶的高度及台阶半径依所添加衬底尺寸决定。

该结构的制作过程为，首先利用线切割的方法，在钼板上切出衬底片的台阶1的圆形通孔；然后利用精密的加工中心（CNC）铣削出衬底片的台阶1的环形台面；台阶1完成以后，再铣削出阻挡热辐射圆环的台阶2的环形台面；限制阻挡热辐射圆环移动的台阶3的台面由钼板的表面构成，不需要切削。

放置衬底片的台阶1宽度可以为0.8mm～1.5mm，厚度可以为0.8mm～1.2mm，放置衬底片的台阶1圆环内环直径比需要放置的衬底片直径小1mm～2mm；阻挡热辐射圆环的台阶2宽度可以为1.8mm～2.2mm，厚度可以为2mm～2.5mm；限制阻挡热辐射圆环的台阶3厚度可以为1.7mm～2.2mm。