[实用新型]用于化学气相沉积反应器的自定心晶片载体系统和单晶片基板载体

说明书

技术领域

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相关申请的交互引用

本申请是在2016年2月23日提交的名称为“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美国临时专利申请号62/298,540；在2015年10月14日提交的名称为“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美国临时专利申请序列号No.62/241,482；以及在2015年6月22日提交的名称为“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美国临时专利申请学序列号No.62/183,166的非临时专利申请。美国临时专利申请号62/298,540、62/241,482和62/183,166的全部内容以引用的方式并入到本文中。

背景技术

许多材料处理系统包括用于在处理期间支承基板的基板载体。基板常常是一般称为晶片的晶体材料的圆盘。一种这种类型的材料处理系统是气相外延(VPE)系统。气相外延是涉及将包含化学物品的一种或更多种气体引到基板的表面上使得反应物品在基板的表面上反应并形成膜的一种化学气相沉积(CVD)类型。例如，可以使用VPE以在基板上生长化合物半导体材料。

一般通过将至少一种前体气体、并且在许多过程中将至少第一和第二前体气体注入包含晶体基板的处理腔室中，而使材料生长。可由通过使用氢化物前体气体和有机金属前体气体在基板上生长各种半导体材料层而形成诸如III-V半导体的化合物半导体。金属有机气相外延(MOVPE)是通常用于通过使用包含需要的化学元素的金属有机物和氢化物的表面反应而生长化合物半导体的气相沉积方法。例如，可通过引入三甲基铟和磷化氢在基板上的反应器中而生长磷化铟。

在本技术领域中使用的MOVPE的替代名称包括有机金属气相外延(OMVPE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)和有机金属化学气相沉积(OMCVD)。在这些过程中，气体在诸如蓝宝石、Si、GaAs、InP、InAs或GaP基板的基板的生长表面处相互反应，以形成通式In_XGa_YAl_ZN_AAs_BP_CSb_D的III-V化合物，其中，X+Y+Z大致等于1，并且，A+B+C+D大致等于1，并且，X、Y、Ζ、A、B、C和D中的每一个可在1与0之间。在各种过程中，基板可以为金属、半导体或绝缘基板。在一些情况下，铋可用于替代其它第III族金属中的一些或全部。

也可由通过使用氢化物或卤化物前体气体过程在基板上生长各种半导体材料层而形成诸如III-V半导体的化合物半导体。在一种卤化物气相外延(HVPE)过程中，通过使热气态金属氯化物(例如，GaCl或A1C1)与氨气(NH₃)反应而形成第III族氮化物(例如，GaN、AIN)。通过使热HCl气体在热的第III族金属上通过，而产生金属氯化物。HVPE的一个特征在于，它可具有非常高的生长速率，对于一些现有过程，该生长速率高达100μm/小时。HVPE的另一特征在于，由于膜在无碳环境中生长并且由于热HCl气体提供自清洁效应，因此，可以使用它以沉积相对高品质的膜。

在这些过程中，基板在反应腔室内保持在高温下。前体气体一般与惰性载体气体混合并然后被引入反应腔室中。一般地，气体当被引入反应腔室时处于相对较低的温度。随着气体到达热的基板，它们的温度升高，并由此使得它们可用于反应的能量增加。通过基板表面处的构成化学物的最终热解，发生外延层的形成。通过基板的表面上的化学反应而不是通过物理沉积处理而形成晶体。因此，对于热力学亚稳合金，VPE是期望的生长技术。当前，VPE常用于制造激光二极管、太阳能电池和发光二极管(LED)。

非常需要CVD沉积能在整个基板上沉积非常均匀的膜。在沉积期间，在基板上不均匀温度分布的存在，导致不均匀沉积的膜。需要在沉积持续时间内改进基板上的热分布的均匀性的方法和设备来增进良品率。

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