[發(fā)明專利]隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010735304.8
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111647878B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳亞男;霍曉迪;周廣迪;金鵬;王占國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/27
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉歌

本公開提供了一種隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托，包括托體、石墨件、偏壓電極、絕緣部。襯底放置于所述托體上表面；所述石墨件為石墨板或石墨桿；偏壓電極與所述石墨件相連；絕緣部與所述石墨件下表面相連，所述絕緣部與腔體壁板相連。絕緣部包括第一絕緣件和第二絕緣件。本公開中隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托在加熱狀態(tài)下，既能減少襯底溫度波動，實現(xiàn)良好的保溫效果，又能防止襯底將過多熱量傳遞到偏壓電極上引起偏壓電極失效，節(jié)約電能，更加利于高質(zhì)量的膜層外延生長。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于真空環(huán)境中膜層外延生長，特別是用于大面積金剛石膜層生長的隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體金剛石具有超寬帶隙、高載流子遷移率、高載流子飽和漂移速率、高擊穿場強、大激子束縛能等優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，使其在大功率微波器件、電力電子器件以及深紫外光電子器件的研制方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

相比小面積的單晶金剛石，大面積高質(zhì)量單晶金剛石有著很強的市場需求和應(yīng)用潛力。在眾多制備方法中，微波等離子體化學(xué)氣相沉積被公認為是獲得電子級單晶金剛石材料的最佳方法。由于同質(zhì)外延受到金剛石襯底大小的限制且外延成本高，故采用大面積襯底進行異質(zhì)外延，是制備大面積高質(zhì)量單晶金剛石的最佳方式。異質(zhì)外延仍然存在很多問題，其中如何增強成核效率以及如何增加成核密度是目前面臨的重要問題。

通過對襯底施加偏壓是一種有效增加成核密度的方法。目前，對樣品施加有效偏壓最常見的方法是將偏壓電極和托體直接相連。但這種方法會存在以下缺點：樣品的熱量極易通過偏壓電極的傳導(dǎo)而散失，導(dǎo)致樣品熱量不易維持，溫度波動較大；而過多的熱量通常導(dǎo)致偏壓電極的電阻值發(fā)生變化甚至引起偏壓電極的電阻失效，最終導(dǎo)致作用于樣品上的偏壓發(fā)生變化而不能夠達到預(yù)期設(shè)定值。

此外，在微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，維持襯底溫度的熱源一般來源于兩部分，一是來源于微波轉(zhuǎn)化的能量，二是來源于襯底下面的加熱裝置。通過加熱裝置獲得熱源的方式價格昂貴，所以該設(shè)備通常采用微波能量轉(zhuǎn)化的方式獲得熱源。但是，不論通過何種方式，由于襯底托易導(dǎo)熱產(chǎn)生熱量損失，所以為維持襯底溫度，需要輸入較多電能，進而就導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本加大，阻礙產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種隔熱導(dǎo)電偏壓襯底托，包括：

托體，襯底放置于所述托體上表面；

石墨件，所述石墨件上端與所述托體下表面相連；

偏壓電極，與所述石墨件下端相連；

絕緣部，所述絕緣部與腔體壁板相連；所述絕緣部與所述石墨件下端相連，且所述絕緣部套設(shè)在所述偏壓電極上。

作為本公開的一個實施方式，所述石墨件為石墨板或石墨桿。

作為本公開的一個實施方式，所述絕緣部包括：

第一絕緣件，所述第一絕緣件的下端伸入所述腔體壁板內(nèi)，所述第一絕緣件的上端與所述腔體壁板的端部相連；

第二絕緣件，所述第二絕緣件套設(shè)在所述第一絕緣件外，所述第二絕緣件套設(shè)在所述偏壓電極上。

作為本公開的一個實施方式，所述托體的表面設(shè)置有粗糙區(qū)；所述托體材料為鉬。

作為本公開的一個實施方式，所述偏壓電極與所述石墨件螺紋連接。

作為本公開的一個實施方式，所述第一絕緣件為帽狀中空結(jié)構(gòu)；所述第二絕緣件為環(huán)型片狀結(jié)構(gòu)。

作為本公開的一個實施方式，所述偏壓電極貫穿于所述帽狀中空結(jié)構(gòu)中。