[發明專利]一種可適應多尺寸襯底厚度變化的MPCVD基片臺

在審

• 申請號: 201911341285.4
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113025997A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉勝;楊柏;甘志銀;沈橋
• 申請（專利權）人: 廣東眾元半導體科技有限公司
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/27;C23C16/511
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可適應多尺寸襯底生長過程中厚度變化的MPCVD基片臺，主要包括基片臺、襯底環、頂針推桿平臺、電機傳導推桿和電機，襯底環放置在基片臺的凹槽中，凹槽中設置若干通孔，頂針推桿平臺頂部的頂針穿過通孔與襯底環底部連接，頂針推桿平臺底部與電機傳導推桿頂部固定連接，電機運轉推動電機傳導推桿，并帶動頂針推桿平臺及與其連接的襯底環上下垂直運動。本發明設計的襯底環自動上下垂直升降機構，可以實現襯底在生長過程中保證襯底托隨襯底的厚度變化進行實時調整，可以有效在MPCVD裝置中改善金剛石生長后的表面質量。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種針對MPCVD工藝生長過程中襯底厚度變化的可調式基片臺。

背景技術

金剛石被稱作終極半導體。而通過MPCVD設備進行金剛石生長是目前為止得到最純凈且效率最高的途徑。其工作原理為圓柱形腔體與微波共振產生中心強電場來電離腔體內的氫氣，使其變為等離子體后通入甲烷并將其電離為含碳基團在金剛石襯底進行沉積進行金剛石生長。然而由于腔體本身的特征，激發后的等離子體球中等離子體的密度分布梯度顯著。這對于大面積金剛石的均勻生長是無法實現的。

目前的經驗需要引入一種襯底托來改善等離子體分布。仿真及實驗表明，襯底必須完全深入襯底托才能保證生長后的金剛石表面不出現多晶。為保證長時間生長后襯底依然在襯底托內部，通常有兩種方式，一種是初始使用一種較深的襯底托，但是這會嚴重影響生長速率；另一種是生長一段時間后將襯底取出，更換襯底托進行二次生長，但是這將在一定程度上破壞襯底表面狀態，依然會造成生長質量變差。所以在生長過程中保證襯底托隨襯底的厚度而改變才是一個穩定的解決方式。因此，針對此類情況需要設計了一種可調節的襯底環來保證襯底始終處于環內實現襯底的高質量生長。

發明內容

針對現有技術問題，本發明提供了一種生長過程中實時調控襯底環高度的基片臺，其操作簡單，運行穩定，根據生長狀態保證襯底環始終高于襯底。

本發明采用的技術方案是：一種可適應多尺寸襯底生長過程中厚度變化的MPCVD基片臺，包括工作平臺和升降機構兩部分，其中工作平臺包括基片臺和襯底環兩部分，所述襯底環放置在基片臺的凹槽中，凹槽中均勻設置若干通孔；升降機構包括頂針推桿平臺、電機傳導推桿和電機三部分，頂針推桿平臺頂部穿過通孔與所述襯底環底部連接，頂針推桿平臺底部與電機傳導推桿頂部固定連接，電機傳導推桿底部與電機固定連接，電機運轉推動電機傳導推桿，并帶動頂針推桿平臺及與其連接的襯底環上下垂直運動。

優選地，所述凹槽上周向均勻分布設置三組通孔，并設置有定位槽，頂針推桿平臺穿過通孔并通過定位槽連接襯底環并使襯底環能在基片臺旋轉時保持穩定，其中基片臺旋轉時腔體內的密封性通過磁流體密封得到保障。

進一步地，所述的可適應多尺寸襯底生長過程中厚度變化的MPCVD基片臺，其特征在于所述基片臺上可以設置多組不同尺寸襯底環，在相應尺寸上，基片臺上的凹槽和頂針推桿平臺的頂針同樣設置多組，以適應不同尺寸襯底生長。

進一步地，所述的襯底環的形狀可以設置為圓形，也可以設置為正方形，或者其他的幾何形狀，與所述相應的襯底環配合的基片臺中用于放置襯底環的凹槽形狀也應做相應的變化。

所述工作平臺和升降機構作為一個總成組合件，安裝在MPCVD的腔體中。

本發明設計的襯底環自動上下垂直升降機構，可以實現襯底在生長過程中保證襯底托隨襯底的厚度變化進行實時調整，可以有效MPCVD裝置中改善金剛石生長后的表面質量。另外還可以根據襯底尺寸的不同，將襯底環設計為多組的形式，可針對多種不同尺寸的襯底進行生長。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為基片臺俯視圖。

圖3為將基片臺置于MPCVD腔體內的情況示意圖。

具體實施方式