CN108441945A - 一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 - Google Patents
一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108441945A CN108441945A CN201810354036.8A CN201810354036A CN108441945A CN 108441945 A CN108441945 A CN 108441945A CN 201810354036 A CN201810354036 A CN 201810354036A CN 108441945 A CN108441945 A CN 108441945A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- ring structure
- structure part
- epitaxial wafer
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C23C16/303—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
- C30B29/406—Gallium nitride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法，包括以下步骤：选取衬底，该衬底的规格尺寸大于等于预生长外延片的规格尺寸；设置一个环结构件，该环结构件的内径尺寸大小等于衬底的规格尺寸，环结构件的厚度与衬底的厚度可以相等或者不相等；将衬底放置入环结构件中，环结构件将衬底的边缘全部包围连成一个连续的生长区域；将衬底及环结构放置在生长室中进行生长，使得衬底上生长出预设规格结构的薄膜外延片；生长完成后，将环结构件取出，烘烤、清洗干净留待下次使用。本发明利用环结构件降低由于衬底边界条件带来的不利影响，最终获得均匀性很好的外延片。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体地说是一种采用环结构提高薄膜生长外延片均匀性的方法。
背景技术
氮化镓作为具有代表性的第三代宽带隙半导体，在照明、显示、紫外光固化、曝光以及杀菌消毒等应用领域都具有重要应用意义，包括蓝绿光波段的半导体激光器等，都具有潜在的应用价值，但是目前蓝光及绿光激光器以及相关光电子器件的性能都无法获得大幅提高，原因就在于缺少同质外延衬底。目前已有同质外延生长方法中，包括单晶生长、氨热法等众多技术，从现实的角度分析，氢化物气相外延（HVPE）材料生长法有望获得重要突破。
化学气相沉积(CVD)是目前广泛应用于III-V族及II-VI 化合物半导体薄膜材料的生长方法，目前广泛用于氮化镓基LED及LD量产生长的设备主要是基于MOCVD方法。CVD方法主要通过载气(H2、N2、Ar气)把 金属有机源按照设计量精确引入反应室，均匀的在衬底表面反应，形成薄膜材料。衬底基板放置于石墨托盘、者石英托盘或者其它托盘上，在托盘的底部或者四周通过灯丝或者射频进行加热，加热温度为 500~1200℃。石墨托盘由高纯石墨组成，并在表面包裹一定厚度及质量要求的 SiC。加热单元在石墨托盘底部或者侧面。目前 Aixtron公司及Veeco的 MOCVD外延石墨盘都是用的带SiC涂层的石墨盘，这种结构设计的的缺点在于 ：衬底的外边缘会直接和石墨盘接触，由于不同材质及温度差异导致的边缘效应，会导致薄膜厚度边缘部分比中间厚度偏差大，厚度均匀性得不到保证，同时由于厚度差异带来的里外翘曲及温度差异，导致外延片中心波长比边缘短。边缘效应导致外延片均匀性不好。目前在生长8英寸硅外延片的时候，采用有衬底也是8英寸，即生长多大规格的外延片就采用同样规格大小的衬底，托盘的规格也根据衬底片的结构进行设计，同样存在边缘效应的问题。在改善生长外延片均匀性的问题时，普遍的做法都是在石墨盘上进行结构设计和改变。但对石墨盘进行结构性改变，会给后续使用带来一定的局限性，产品的验证周期很长，会大幅增加生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法，利用环结构件降低由于衬底与托盘的边界效应带来的不利影响，最终获得均匀性很好的外延片。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法，包括以下步骤：
选取衬底，该衬底的规格尺寸等于预生长外延片的规格尺寸；
设置一个环结构件，该环结构件的内径尺寸大小等于预生长外延片的规格尺寸，环结构件的厚度与衬底的厚度不相等或者不想等；
将环结构件放置在衬底上，环结构件将衬底的边缘环绕起来；
将衬底放置在生长室中进行生长，使得衬底上生长出预设规格结构的薄膜外延片；
生长完成后，将环结构件取出，烘烤、清洗干净留待下次使用。
所述环结构件的厚度大于等于或者小于衬底的厚度。
所述环结构件与衬底采用相同或者不同的材料制成。
所述环结构件的内径尺寸大于衬底的外径尺寸。
本发明通过直接在衬底边上放置环结构件，利用环结构件使得衬底的边缘部分与托盘的隔离开，改善了衬底边缘部分生长受到边界条件的影响，同时可以通过改变环的厚度来整体有效地控制和改善生长过程中外延片中产生的应力，最终获得均匀性较好的薄膜外延片，环结构件可重复使用，降低成本。
附图说明
附图1为本发明环结构件与衬底组合示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1所示，本发明揭示了一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法，包括以下步骤：
选取衬底2，该衬底的规格尺寸等于预生长外延片的规格尺寸。
设置一个环结构件1，该环结构件的内径尺寸大小等于衬底的规格尺寸，环结构件的厚度与衬底的厚度不相等或者相等，可以大于等于或者小于，通常将环结构件的厚度设为大于衬底的厚度。通过环结构件的厚度大小及环外径尺寸大小的调整，可以改善生长过程中产生的应力和翘起，整体改善生长质量，达到提高外延片均匀性的目的。
将衬底2放置于环结构件1中，环结构件将衬底的边缘部分整体环绕包围，连成一个连续的生长区域，避免衬底和外边缘的托盘材料直接接触。通过环结构件与衬底的直接组合，利用环结构件来隔离开衬底和托盘直接接触。
将衬底放置在生长室中进行生长，使得衬底上生长出预设规格尺寸的薄膜外延片。生长条件采用本领域技术人员公知的方式即可。比如，可将衬底放置在水平反应室或垂直反应室中，在一定的反应压强下，被加热到反应温度时，当高纯载气携带的MO源、高纯氨气、高纯氢气以及高纯氮气等反应前驱物及载气在内的气体从进气***垂直或水平流动到达衬底表面处，在衬底表面发生表面化学反应，而与衬底材料相同的环结构件由于与衬底边缘相邻或相近，由此降低原来由于衬底与托盘边界条件带来的不利影响，使材料生长组份分布均匀一致，生长速率也更加趋于一致，最终获取均匀性较好的薄膜外延片。
生长完成后，将环结构件取出，烘烤、清洗干净留待下次使用。环结构件可以进行下一次使用，不会浪费，节省生产成本。
所述环结构件与衬底采用相同或者不同的材料制成。衬底和环结构件可以包括但不限于蓝宝石、硅锗、石英等材料制成。
所述环结构件的内径尺寸大于衬底的尺寸。
本发明只需要将环结构件放置在衬底外侧即可，不需要额外的安装手段，简化装配难度，提高生产效率，不需要对其他部件进行改变，降低生产成本，而且环结构件能够重复使用，有利于环保。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法，包括以下步骤：
选取衬底，该衬底的规格尺寸大于等于预生长外延片的规格尺寸；
设置一个环结构件，该环结构件的内径尺寸大小大于等于衬底的规格尺寸，环结构件的厚度与衬底的厚度可以相等或者不相等；
将环结构件放置在衬底上，环结构件将衬底的边缘部分环绕起来，连成一个连续的生长区域，使得衬底和外边缘的托盘材料不会直接接触；
将衬底放置在生长室中进行生长，使得衬底上生长出预设规格结构的薄膜外延片；
生长完成后，将环结构件取出，烘烤、清洗干净留待下次使用。
2.根据权利要求1所述的提高薄膜生长外延片均匀性的方法，其特征在于，所述环结构件的厚度大于等于或者小于衬底的厚度。
3.根据权利要求2所述的提高薄膜生长外延片均匀性的方法，其特征在于，所述环结构件与衬底采用相同或者不同的材料制成。
4.根据权利要求3所述的提高薄膜生长外延片均匀性的方法，其特征在于，所述环结构件的内径尺寸大于等于衬底的外径尺寸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810354036.8A CN108441945A (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810354036.8A CN108441945A (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108441945A true CN108441945A (zh) | 2018-08-24 |
Family
ID=63200254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810354036.8A Pending CN108441945A (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108441945A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113463200A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-01 | 北京大学 | 一种用于hvpe反应炉的限域生长环及氮化物晶体生长方法 |
| CN115404544A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-29 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 空心盘 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101488468A (zh) * | 2008-01-17 | 2009-07-22 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种晶片夹持***及应用该夹持***的半导体处理设备 |
| CN102656298A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-09-05 | 高晶科技有限公司 | 氮化镓(GaN)自立基板的制造方法和制造装置 |
| CN202576645U (zh) * | 2012-04-24 | 2012-12-05 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 一种石墨基座 |
| CN106463445A (zh) * | 2014-05-21 | 2017-02-22 | 应用材料公司 | 热处理感受器 |
| CN107058978A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-08-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种石墨盘基座 |
| CN206467325U (zh) * | 2016-11-23 | 2017-09-05 | 上海东洋炭素有限公司 | 一种SiC涂层石墨基座 |
| CN206814882U (zh) * | 2017-04-05 | 2017-12-29 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 一种氢化物气相外延石墨舟结构 |
-
2018
- 2018-04-19 CN CN201810354036.8A patent/CN108441945A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101488468A (zh) * | 2008-01-17 | 2009-07-22 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种晶片夹持***及应用该夹持***的半导体处理设备 |
| CN102656298A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-09-05 | 高晶科技有限公司 | 氮化镓(GaN)自立基板的制造方法和制造装置 |
| CN202576645U (zh) * | 2012-04-24 | 2012-12-05 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 一种石墨基座 |
| CN106463445A (zh) * | 2014-05-21 | 2017-02-22 | 应用材料公司 | 热处理感受器 |
| CN206467325U (zh) * | 2016-11-23 | 2017-09-05 | 上海东洋炭素有限公司 | 一种SiC涂层石墨基座 |
| CN107058978A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-08-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种石墨盘基座 |
| CN206814882U (zh) * | 2017-04-05 | 2017-12-29 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 一种氢化物气相外延石墨舟结构 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113463200A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-01 | 北京大学 | 一种用于hvpe反应炉的限域生长环及氮化物晶体生长方法 |
| CN115404544A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-29 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 空心盘 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101201589B1 (ko) | 고성능 화합물 반도체 물질을 제조하기 위한 증착기술 | |
| US8133322B2 (en) | Apparatus for inverted multi-wafer MOCVD fabrication | |
| KR101094913B1 (ko) | Iii-v 족 반도체 물질을 형성하기 위한 제조 공정 시스템 | |
| US9441311B2 (en) | Growth reactor for gallium-nitride crystals using ammonia and hydrogen chloride | |
| RU2764040C2 (ru) | ВЫРАЩИВАНИЕ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО 3C-SiC НА МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ КРЕМНИИ | |
| US20090223441A1 (en) | High volume delivery system for gallium trichloride | |
| CN1988109B (zh) | 生产自支撑iii-n层和自支撑iii-n基底的方法 | |
| KR20090122347A (ko) | 기상에피택시에 의한 반도체화합물 물질의 제조방법 및 장치 | |
| CA2781663A1 (en) | Semiconductor thin-film manufacturing method, semiconductor thin-film manufacturing apparatus, susceptor, and susceptor holder | |
| KR100943091B1 (ko) | 질화갈륨 단결정 성장을 위한 수소화기상증착기 | |
| CN108441945A (zh) | 一种提高薄膜生长外延片均匀性的方法 | |
| US7670856B2 (en) | Nitride semiconductor substrate and method of making same | |
| JP4738748B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物単結晶の作製方法 | |
| JPH097953A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
| KR100647313B1 (ko) | ＧａＮ 단결정 제조장치 및 이를 이용한 ＧａＮ 단결정잉고트의 제조방법 | |
| JP3104677B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶成長装置 | |
| Schineller et al. | Vertical-HVPE as a production method for free-standing GaN-substrates | |
| JP3221318B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP2004207545A (ja) | 半導体気相成長装置 | |
| JP2006232571A (ja) | 窒化ガリウム単結晶基板の製造方法 | |
| KR100975835B1 (ko) | 인듐을 이용한 저온에서의 나노 구조체 제조방법 | |
| KR100809033B1 (ko) | 질화갈륨 자기 직립 기판의 제조방법 | |
| Rodak et al. | Effect of gas flow on the selective area growth of gallium nitride via metal organic vapor phase epitaxy | |
| JP2004103713A (ja) | 半導体製造装置 | |
| KR20030072993A (ko) | 질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180824 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |