一種單接觸式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)基舟制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種單接觸式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)基舟，解決氣相沉積生長(zhǎng)法在材料生長(zhǎng)過程中的厚度不均勻問題。本發(fā)明專利技術(shù)包含有基舟基座，基舟基座上的小圓凹槽內(nèi)設(shè)有襯底基座，基舟基座的鏤空孔內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)輪，轉(zhuǎn)動(dòng)輪頂端設(shè)有C齒輪，C齒輪與襯底基座的半圈齒輪接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)輪底端設(shè)有B齒輪，基舟基座下面設(shè)有一個(gè)可以改變轉(zhuǎn)向的馬達(dá)，馬達(dá)連接A齒輪，A齒輪與B齒輪嚙合。本發(fā)明專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，提高設(shè)備性能，在一定程度上降低工藝調(diào)試難度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種使用氣相沉積方法生長(zhǎng)材料的設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更具體地，涉及一種化學(xué)氣相沉積(CVD)和氫化物氣相外延生長(zhǎng)(HVPE)等材料生長(zhǎng)設(shè)備或其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
技術(shù)介紹
以GaN、ΙηΝ,ΑΙΝ, InGaN,AlGaN和AlInGaN為主的III族氮化物材料，是第三代半導(dǎo)體材料的代表。其中GaN、AlN具有禁帶寬、電子飽和漂移速率高、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、抗輻射強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好和化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。III族氮化物材料在短波長(zhǎng)發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)半導(dǎo)體器件，以及包括高頻、高溫、高功率晶體管和集成電路的電子器件的發(fā)展和制造過程中起著越來越重要的作用。目前已經(jīng)用于III族氮化物材料生長(zhǎng)的方法，主要有金屬有機(jī)物氣相外延法 MOCVD (包括APMOCVD、LPMOCVD、PE—M0CVD)、高溫高壓合成法、分子束外延法(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)法等方法。其中氫化物氣相外延(HVPE)是使用鹵化氫與III族金屬反應(yīng)， 然后與氨氣(NH3)反應(yīng)生成III族氮化物，其生長(zhǎng)速度快，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，被公認(rèn)為最有前途的生長(zhǎng)GaN自支撐襯底技術(shù)，因而引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛興趣。HVPE設(shè)備近年來取得了巨大發(fā)展，但也存在一些問題，其中之一就是材料生長(zhǎng)的不均勻性(主要是厚度不均勻性，但也包括摻雜不均勻)問題。其產(chǎn)生原因主要有α:、噴頭存在結(jié)構(gòu)偏差與噴頭安裝誤差；.2、生長(zhǎng)窗口的空間局限性；S、生長(zhǎng)區(qū)域局部生長(zhǎng)速度偏差大。而又由于、襯底尺寸由2英寸經(jīng)過3英寸發(fā)展到4英寸，乃至6英寸、8英寸或者更大；S、每爐生長(zhǎng)的襯底數(shù)量由少變多，1片、3片、7片、11片、19片、21片……使厚度均勻性問題越來越突出，越來越受關(guān)注，而且成為HVPE設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展所需要解決的核心問題之一。目前厚度不均勻最直接表現(xiàn)為①、同一張襯底中心到邊緣厚度呈圓環(huán)形梯度變化； 、同一張襯底在一條直徑方向上從一端到另一端厚度明顯變化；3、多張襯底，處在噴頭對(duì)應(yīng)的不同位置，其厚度分布不同。氣相沉積生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)材料每爐襯底或者每一片襯底厚度均勻性差；自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)起來結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難度比較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種為了解決氣相沉積生長(zhǎng)法在材料生長(zhǎng)過程中的厚度不均勻問題，實(shí)現(xiàn)襯底自轉(zhuǎn)，達(dá)到解決均勻性問題，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本專利技術(shù)將襯底放置在襯底基座上，通過外部驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)襯底的公轉(zhuǎn)，并調(diào)節(jié)外部轉(zhuǎn)速的大小或者方向，依靠慣性來實(shí)現(xiàn)單個(gè)襯底的自轉(zhuǎn)；通過襯底自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，解決氣相沉積方式生長(zhǎng)材料過程中的厚度均勻性問題；整個(gè)基舟與外部通過一個(gè)部件連接，屬于單接觸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)的一種單接觸式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)基舟，采用以下的技術(shù)方案 一種單接觸式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)基舟，包含有基舟基座，基舟基座上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)小圓凹槽，基舟基座上的小圓凹槽內(nèi)設(shè)有襯底基座，襯底基座的底面設(shè)有分布為180°區(qū)域的半圈齒輪，基舟基座中間有一鏤空孔，基舟基座的鏤空孔內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)輪，轉(zhuǎn)動(dòng)輪頂端設(shè)有C齒輪，C齒輪與襯底基座的半圈齒輪嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)輪底端設(shè)有B齒輪，基舟基座下面設(shè)有一個(gè)可以改變轉(zhuǎn)向的馬達(dá)，馬達(dá)連接A齒輪，A齒輪與B齒輪嚙合。進(jìn)一步，所述襯底基座包含A襯底基座與B襯底基座，A襯底基座與B襯底基座的底面設(shè)有與轉(zhuǎn)動(dòng)輪的C齒輪相匹配的分布為180°區(qū)域半圈齒輪，A襯底基座與B襯底基座放置在基舟基座的凹槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)輪通過C齒輪與A襯底基座與B襯底基座底部半圈齒輪嚙口 O一種單接觸式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)基舟氣相沉積生長(zhǎng)法，其特征在于，包換如下步驟①、將襯底放置在襯底基座上，開始馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，襯底基座與轉(zhuǎn)動(dòng)輪無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一起反向轉(zhuǎn)動(dòng)；②、然后開始生長(zhǎng)，生長(zhǎng)一段時(shí)間后，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)輪也隨之停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但基舟基座因?yàn)閼T性存在，在短時(shí)間內(nèi)保持轉(zhuǎn)動(dòng)，襯底基座被強(qiáng)制著圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)輪做公轉(zhuǎn)，在這個(gè)過程中，基舟基座會(huì)與轉(zhuǎn)動(dòng)輪出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，襯底基座底部的齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)輪的C齒輪發(fā)生嚙合， 襯底基座進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；③、由于襯底基座的齒輪只分布了180°的區(qū)域，當(dāng)襯底基座自轉(zhuǎn)180°后，襯底基座底部的齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)輪的C齒輪卡死，然后襯底基座與基舟基座會(huì)隨轉(zhuǎn)動(dòng)輪一起做速度相等、方向相同的轉(zhuǎn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)停止，以此實(shí)現(xiàn)基舟公轉(zhuǎn)；④、馬達(dá)再轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)輪、基舟基座、襯底基座無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一起做轉(zhuǎn)動(dòng)，生長(zhǎng)一段時(shí)間后，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)輪也隨之停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但基舟基座因?yàn)閼T性存在，在短時(shí)間內(nèi)保持反向轉(zhuǎn)動(dòng)，襯底基座被強(qiáng)制著圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)輪做反向公轉(zhuǎn)，襯底基座又會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)180°，在這個(gè)過程中，襯底基座底部的齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)輪的C齒輪發(fā)生嚙合，襯底基座做反向自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；⑤、如此循環(huán)上述① ④步驟，襯底間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)或者間歇做速度方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了襯底基座在整個(gè)基舟基座上的近基舟中心邊緣與遠(yuǎn)基舟中心邊緣調(diào)換，實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，經(jīng)過自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)，生長(zhǎng)后襯底基座1上沉積的材料厚度相當(dāng)。使用本專利技術(shù)基舟結(jié)構(gòu)，將襯底放置在襯底基座上，即可實(shí)現(xiàn)襯底的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)。解決了在大型多片沉積爐中不同襯底上的材料生長(zhǎng)厚度偏差大、每片襯底的不同部位材料生長(zhǎng)厚度偏差大的不均勻性問題；提高設(shè)備性能，在一定程度上降低工藝調(diào)試難度。本專利技術(shù)就從設(shè)備硬件上著手，設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)的新型基舟，通過轉(zhuǎn)動(dòng)輪與基舟的慣性實(shí)現(xiàn)襯底的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)，從而降低了由于噴頭結(jié)構(gòu)、噴頭安裝、生長(zhǎng)窗口空間局限性等原因引起的厚度不均勻性。附圖說明圖1所示為本專利技術(shù)實(shí)施例的剖面示意圖。圖2所示為一個(gè)通過公轉(zhuǎn)改變厚度不均勻性的原理圖。圖3所示為另一個(gè)通過自轉(zhuǎn)改變厚度不均勻性的原理圖。圖4所示為實(shí)施例中基舟的初始狀態(tài)，開始轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間狀態(tài)圖。圖5所示為實(shí)施例中基舟的轉(zhuǎn)動(dòng)輪停止，基舟基座保持反向轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間狀態(tài)圖。圖6所示為實(shí)施例中基舟的轉(zhuǎn)動(dòng)輪停止后，轉(zhuǎn)動(dòng)輪、基舟基座和襯底基座相對(duì)靜止的瞬間狀態(tài)圖。圖7所示為實(shí)施例中基舟的轉(zhuǎn)動(dòng)輪開始反向轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間狀態(tài)圖。圖8所示為實(shí)施例中基舟的轉(zhuǎn)動(dòng)輪停止，基舟基座保持反向轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間狀態(tài)圖。以下是本專利技術(shù)零部件符號(hào)標(biāo)記說明襯底基座1、A襯底基座11、B襯底基座12、轉(zhuǎn)動(dòng)輪2、C齒輪21、B齒輪22、基舟基座3、 馬達(dá) 4、A 齒輪 41、C1 點(diǎn) 11UC2 點(diǎn) 12UD1 點(diǎn) 112、D2 點(diǎn) 122,41 區(qū)、42 區(qū)、43 區(qū)、44 區(qū)、41A 區(qū)、42A區(qū)、43A區(qū)。具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本專利技術(shù)的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，解析本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與精神，藉由以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)的詳述得到進(jìn)一步的了解。 本專利技術(shù)設(shè)計(jì)出一種基舟(放置襯底基座1的載體)，基舟由外部驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)襯底基座1 (放置襯底的載體)的公轉(zhuǎn)；并在慣性的作用下，加以速度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)襯底基座1的自轉(zhuǎn)，從而在很大程度上緩解了材料生長(zhǎng)過程中的厚度不均勻性以及局部摻雜不均勻問題。在結(jié)構(gòu)上只采用一根桿傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)主要分為轉(zhuǎn)動(dòng)部分與基座部分。轉(zhuǎn)動(dòng)部分的主要功能是給基座部分提供速度可調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上也需要可控制。基座部分是本專利技術(shù)的核心所在，在結(jié)構(gòu)上可分為三小部分轉(zhuǎn)動(dòng)輪2、基舟基座3、 襯底基座1。轉(zhuǎn)動(dòng)輪2將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給基舟基座3。轉(zhuǎn)動(dòng)輪2上端有一圈齒輪結(jié)構(gòu)C齒輪21， 通過與襯底基座1上的齒輪嚙合，在不同的時(shí)刻可以帶動(dòng)襯底基舟轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以阻止襯底基座1轉(zhuǎn)動(dòng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙紅軍，劉鵬，畢綠燕，袁志鵬，張俊業(yè)，王姣，張國(guó)義，童玉珍，孫永健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：