托盘及其金属有机化学气相沉积反应器的制作方法

1.本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种托盘及其金属有机化学气相沉积反应器。


背景技术：

2.金属有机化合物化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition，mocvd)反应器包括反应腔、托盘和气体喷淋头，其中，所述托盘位于所述反应腔内底部，可沿其旋转轴转动，所述托盘包括若干个基片槽，各个所述基片槽用于承载待处理基片，所述气体喷淋头用于向反应腔内输送反应气体，所述反应气体用于在待处理基片表面形成外延层。目前，利用所述金属有机化合物化学气相沉积反应器制备的外延层包括：第ⅲ族元素和第
ⅴ
族元素的化合物(如gan、inn、aln、ingan、algan、gap等)。
3.然而，利用现有的金属有机化合物化学气相沉积反应器制作外延层的性能较差，难以满足显示器的性能要求。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是提供一种托盘及其金属有机化学气相沉积反应器，以防止待处理基片飞出，还能够提高气流和温度的一致性，能够满足显示器的性能要求。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种托盘，包括：所述托盘，可沿其中心轴转动，具有第一托盘面和设于所述第一托盘面外围的第二托盘面，所述第二托盘面高于第一托盘面，所述第一托盘面内设有一凹陷于所述第一托盘面的基片槽，每个所述基片槽内设置若干个支撑台，所述支撑台用于支撑所述待处理基片。
6.可选的，所述第二托盘面与第一托盘面的高度差为：50微米～130微米。
7.可选的，所述支撑台的上表面与第一托盘面之间的高度差使得当所述待处理基片置于所述支撑台时，所述待处理基片的上表面到支撑台对应的上表面具有第一距离，所述第一托盘面到支撑台对应的上表面具有第二距离，所述第一距离减去第二距离的差值为：-80微米～80微米。
8.可选的，所述第一距离减去第二距离的差值为：-50微米～50微米。
9.可选的，所述第一距离与第二距离相等。
10.可选的，所述中心轴与托盘的交点为托盘的旋转中心，所述基片槽包括远心端和近心端，所述远心端到旋转中心的距离大于近心端到旋转中心的距离；所述基片槽还包括基片槽底部，所述支撑台的上表面高于等于基片槽底部。
11.可选的，所述支撑台的上表面平行于水平面，所述支撑台的上表面高于基片槽底部，所述基片槽底部的凹陷深度沿由旋转中心向托盘边缘延伸的方向逐渐增大。
12.可选的，所述基片槽底部平行于水平面，所述支撑台的上表面高于基片槽底部，所述远心端的支撑台的上表面高于近心端的支撑台的上表面。
13.可选的，还包括：设于所述第一托盘面上的至少一个挡块，所述挡块位于所述远心端。
14.可选的，还包括：设置于所述远心端基片槽内侧壁的隔热材料；所述隔热材料包括：氧化铝、氮化硼、氮化铝或者氧化锆中的一种或者多种组合。
15.可选的，所述支撑台是由基片槽的内侧壁向基片槽的中心延伸。
16.可选的，所述支撑台的上表面高于基片槽底部，所述支撑台位于所述基片槽的底部，且所述支撑台与基片槽之间具有间隙。
17.可选的，还包括：位于所述基片槽远心端内表面的第一发射材料层；位于所述基片槽近心端内表面的第二发射材料层，所述第一发射材料层材料的发射率大于第二发射材料层材料的发射率。
18.可选的，所述支撑台为基片槽底部。
19.可选的，所述支撑台的上表面与第二托盘面之间的高度差使得当所述待处理基片置于所述支撑台时，所述第二托盘面与待处理基片的高度差为：80微米～130微米。
20.可选的，所述第二托盘面与待处理基片表面的高度差为：100微米～130微米。
21.可选的，所述第一托盘面为圆环形，且所述圆环形的径向宽度为：0毫米～5毫米。
22.可选的，所述第一托盘面为圆环形，且所述圆环形的径向宽度为：2毫米～4毫米。
23.相应的，本发明还提供一种包含上述托盘的金属有机化学气相沉积反应器，包括：反应腔；上述托盘，位于所述反应腔内；旋转驱动装置，用于使所述托盘沿其中心轴转动。
24.可选的，还包括：加热装置，位于所述托盘下方，用于对所述托盘加热；气体喷淋头，位于所述反应腔内，与所述托盘相对设置；气体输送装置，用于向气体喷淋头内输送反应气体。
25.可选的，所述旋转驱动装置使所述托盘沿其中心轴转动的转速大于等于200转/分钟。
26.可选的，所述待处理基片表面向上依次包括过渡层、位于所述过渡层上的负极层、位于所述负极层上的发光层和位于发光层上的正极层。
27.可选的，所述过渡层的材料为未掺杂离子的氮化镓；所述负极层的材料为掺杂硅离子的n型氮化镓；所述发光层的材料为铟镓氮化合物；所述正极层的材料为掺杂镁离子的p型氮化镓。
28.可选的，所述待处理基片的尺寸包括：2寸、3寸、4寸、5寸、6寸、8寸和12寸中的至少一个。
29.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
30.本发明技术方案提供的金属有机化学气相沉积反应器中，在待处理基片上形成发光层的温度较低，待处理基片翘曲的不严重，由于所述待处理基片与第一托盘面的高度差较小，使得待处理基片各个位置的温度一致性较好，因此，有利于提高在所述待处理基片表面所形成的外延层波长的均匀性。而在待处理基片上形成非发光层的温度较高，待处理基片的翘曲较严重，翘曲严重使待处理基片边缘区域到支撑台上表面的距离大于基片中心区域到支撑台上表面的距离，所述第二托盘面的高度高于第一托盘面，则所述第二托盘面能够补偿所述待处理基片边缘区域与中心区域温度的差异，有利于提高待处理基片不同区域温度的一致性，因此，有利于提高在待处理基片表面所形成的外延层厚度的均一性。所述外延层的厚度较均一，有利于提高器件的电性能。综上，所形成的外延层的波长和厚度均一性均较好，能够满足显示器的性能要求。
附图说明
31.图1为本发明一种金属有机化学气相沉积反应器的结构示意图；
32.图2是图1区域b的一种放大示意图；
33.图3是图2沿m线的一种剖面结构示意图；
34.图4为图2沿n线的一种剖面结构示意图；
35.图5为图2沿n线的另一种剖面结构示意图；
36.图6为图2沿n线的又一种剖面结构示意图；
37.图7为图2沿n线的再一种剖面结构示意图；
38.图8为图2沿n线的还有一种剖面结构示意图。
具体实施方式
39.正如背景技术所述，利用现有的金属有机化合物化学气相沉积反应器形成外延层的性能较差，难以满足显示器的性能要求。
40.研究发现：
41.利用现有金属有机化合物化学气相沉积反应器形成外延层主要用于制备照明用的蓝绿光led器件，而照明用的蓝绿光led器件对发光波长均匀性要求不高，因而对外延层的翘曲控制没有那么严格，也就是说，即使外延层发生翘曲，也能够满足照明的需求。为了防止待处理基片在离心力的作用下发生飞片，通常使待处理基片的表面低于第一托盘面，且当所述待处理基片置于基片槽内，待处理基片表面到第一托盘面之间的距离较大。然而，所述待处理基片的表面低于第一托盘面，且当所述待处理基片至于基片槽内，待处理基片表面到第一托盘面之间的距离较大，虽然能够防止飞片，但是，气流和温度的一致性较差，使得利用现有金属有机化合物化学气相沉积反应器形成外延层中的发光层的波长一致性较差，因此，难以满足显示器的高性能要求。
42.为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种托盘及其包含所述托盘的金属有机化学气相沉积反应器，其中，所述托盘包括：所述托盘，可沿其中心轴转动，具有第一托盘面和位于所述第一托盘面外围的第二托盘面，所述第二托盘面高于第一托盘面，所述第一托盘面内设有若干个凹陷于所述第一托盘面的基片槽，每个所述基片槽内设置若干个支撑台，所述支撑台用于支撑所述待处理基片。包含所述托盘的金属有机化学气相沉积反应器不仅能够防止待处理基片飞出，还能提高待处理基片表面气流和温度的一致性，从而提高待处理基片表面所形成的外延层波长和厚度的均匀性，能够满足显示器的性能要求。
43.为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
44.图1是本发明一种金属有机化学气相沉积反应器的结构示意图；图2是图1区域b的一种放大示意图；图3是图2沿m线的一种剖面结构示意图。
45.请参考图1至图3，金属有机化学气相沉积反应器包括：反应腔100；托盘200，位于所述反应腔100内，具有第一托盘面a(见图2)和设于第一托盘面a外围的第二托盘面c(见图2)，所述第二托盘面c高于第一托盘面a，所述第一托盘面a内设有若干个凹陷于所述第一托盘面a的基片槽202，每个所述基片槽202内设置若干个支撑台203(见图3)，所述支撑台203用于支撑所述待处理基片w。
46.所述反应腔100内用于进行金属有机化学气相沉积工艺，所述托盘200内设置若干个基片槽202，每个基片槽202用于容纳待处理基片，通过金属有机化学气相沉积工艺在所述待处理基片表面形成外延层，所述外延层用于制备显示器。
47.所述外延层包括：位于所述待处理基片表面的过渡层、位于所述过渡层上的负极层、位于所述负极层上的发光层和位于发光层上的正极层。
48.在本实施例中，所述过渡层的材料为未掺杂离子的氮化镓；所述负极层的材料为掺杂硅离子的n型氮化镓；所述发光层的材料为铟镓氮化合物；所述正极层的材料为掺杂镁离子的p型氮化镓。
49.在待处理基片w上形成过渡层、负极层和正极层的温度较高，待处理基片w的翘曲较严重，使待处理基片w边缘区域到支撑台203上表面的距离大于基片中心区域到支撑台203上表面的距离，所述第二托盘面c的高度高于第一托盘面a，则所述第二托盘面c能够补偿所述待处理基片w边缘区域与中心区域温度的差异，有利于提高待处理基片w不同区域温度的一致性，因此，有利于提高所形成的外延层厚度的均一性。所述外延层厚度较均一，有利于提高器件的电性能。
50.在一种实施例中，所述支撑台203的上表面与第二托盘面c之间的高度差使得当所述待处理基片w置于所述支撑台203时，所述第二托盘面c与待处理基片w的高度差为：80微米～130微米，使得所述第二托盘面c对待处理基片w边缘区域温度的保温效果较好，有利于提高所形成的外延层的厚度一致性较好。
51.在另一种实施例中，所述第二托盘面c与待处理基片w的高度差为：100微米～130微米，使所述第二托盘面c补偿待处理基片w边缘区域的能力更好，使待处理基片w边缘区域与中心区域的温度差异更小，有利于进一步提高所形成的外延层的均一性。
52.所述第二托盘面c与第一托盘面a的高度差为：50微米～130微米，若所述第二托盘面c与第一托盘面a的高度差小于50微米，使得所述第二托盘面c补偿待处理基片w边缘区域的能力较差，则待处理基片w边缘区域与中心区域的温度差较大，使得在所述待处理基片w表面所形成的外延层的厚度一致性较差；若所述第二托盘面c与第一托盘面a的高度差大于130微米，使得所述第二托盘面c补偿待处理基片w边缘区域的能力过强，使待处理基片w边缘区域的温度高于中心区域的温度，还容易引起局部的扰流，则在待处理基片w表面所形成的外延层的厚度一致性仍较差。
53.在一种实施例中，所述第一托盘面a为圆环形，所述圆环形的径向宽度l为：0毫米～5毫米。选择所述圆环形的径向宽度l的意义在于：若所述圆环形的径向宽度l大于5毫米，则所述第二托盘面c难以起到补偿待处理基片w边缘区域温度的效果。
54.在另一种实施例中，所述第一托盘面a为圆环形，所述圆环形的径向宽度l为：2毫米～4毫米。选择所述圆环形的径向宽度l的意义在于：若所述圆环形的径向宽度l大于4毫米，则所述第二托盘面c补偿待处理基片w边缘区域温度的效果较差；若所述圆环形的径向宽度l小于2毫米，使得在待处理基片w表面形成发光层时，待处理基片w表面的温度一致性较差，则所形成的发光层的波长均匀性较差。
55.如下对所述第一托盘面a与待处理基片w的情况进行详细说明：
56.图4为图2沿n线的一种剖面结构示意图。
57.所述中心轴与托盘200的交点为托盘的旋转中心，所述基片槽202包括远心端和近
心端，所述远心端到旋转中心的距离大于近心端到旋转中心的距离；所述基片槽202还包括基片槽底部290，所述支撑台203的上表面高于等于基片槽底部290。在制备外延层的过程中，所述托盘200在旋转驱动装置300的作用下沿其中心轴转动，具体的，所述旋转驱动装置使所述托盘沿其中心轴转动的转速大于等于200转/分钟，使得待处理基片易在离心力的作用下易向远离旋转中心的方向偏移。
58.在本实施例中，由于制备工艺的改进，使得在反应腔100内生长过渡层和负极层时，待处理基片的翘曲没有那么严重，因此，当待处理基片置于基片槽202内所述待处理基片表面无需一定要低于所述第一托盘面a才能防止飞片。具体的，支撑台203上表面与第一托盘面a之间的高度差使得当所述待处理基片置于所述支撑台203，所述待处理基片的上表面到支撑台203对应的上表面有第一距离h1，所述第一托盘面a到支撑台203对应的上表面具有第二距离h2，所述第一距离h1减去第二距离h2的差值为：-80微米～80微米，由于所述待处理基片的重心低于第一托盘面a，使得所述待处理基片在形成过渡层和负极层时不易飞出，而形成发光层时，待处理基片更加不易发生翘曲，因此，待处理基片在形成发光层时也不易飞出。同时，由于所述第一距离h1减去第二距离h2的差值为：-80微米～80微米，使得用于形成外延层的气流到达待处理基片的扰动减小，有利于提高待处理基片上的气流和温度的一致性。而铟离子的分布与温度的均一性分布密切相关，因此，温度的一致性有利于提高铟离子的分布均匀性，则所形成的发光层的波长一致性较好，能够满足显示器的性能要求。
59.在一种实施例中，所述第一距离h1减去第二距离h2的差值为：-50微米～50微米。选择所述第一距离h1减去第二距离h2的差值的意义在于：使得用于形成外延层的气流到达待处理基片的扰动更小，有利于提高待处理基片表面温度的一致性和外延层厚度的一致性，进而有利于提高发光层的波长一致性，以满足显示器的性能要求。
60.在另一种实施例中，所述第一距离h1等于第二距离h2，这样选择的意义在于：使形成外延层的气流到达待处理基片的表面几乎没有扰动，有利于提高待处理基片表面温度的一致性和外延层厚度的一致性，进而有利于提高发光层的波长一致性，以满足显示器的性能要求。在本实施例中，待处理基片具有缺口，所述缺口朝向所述远心端。
61.在本实施例中，所述支撑台203由基片槽202的内侧壁向基片槽202的中心延伸。
62.为了实现所述第一距离h1减去第二距离h2的差值为：-80微米～80微米，使托盘200的厚度不变，抬高所述支撑台203的高度和基片槽202的底部。同时抬高所述支撑台203的高度和基片槽202的底部，有利于缩小待处理基片温度的一致性，进而提高在所述待处理基片表面形成的外延层的一致性。
63.所述待处理基片的尺寸包括：2寸、3寸、4寸、5寸、6寸、8寸和12寸中的至少一种。
64.在本实施例中，还包括：设置于所述远心端基片槽202内侧壁的隔热材料201；所述隔热材料201包括：氧化铝、氮化硼、氮化铝或氧化锆等中的一种或者多种组合。所述隔热材料201用于减少远心端基片槽202侧壁传递至待处理基片的热量，有利于缩小待处理基片边缘远心端和近心端所生长的外延层的厚度一致性。
65.金属有机化学气相沉积反应器还包括：加热装置，位于所述托盘200下方，用于对所述托盘200加热；气体喷淋头400，位于所述反应腔100内，与所述托盘200结构相对设置；气体输送装置500，用于向气体喷淋头400内输送反应气体。
66.在本实施例中，所述基片槽202还包括基片槽底部290，所述支撑台203的上表面高于基片槽底部290。在其他实施例中，所述支撑台的上表面为基片槽底部。
67.图5为图2沿n线的另一种剖面结构示意图。
68.在本实施例中，还包括：位于所述基片槽202远心端内表面的第一发射材料层240；位于所述基片槽202近心端内表面的第二发射材料250，所述第一发射材料层240材料的发射率大于第二发射材料层250材料的发射率，这样设计的意义在于：尽管所述待处理基片在离心力的作用下易向远离旋转中心的方向偏移，使得远心端的待处理基片与基片槽202侧壁之间的间隙小于近心端的待处理基片与基片槽202侧壁之间的间隙，但是，所述第一发射材料层240材料的发射率大于第二发射材料层250材料的发射率，使得所述待处理基片远心端与近心端边缘区域的温度差异较小，有利于提高待处理基片表面外延层的一致性。
69.图6为图2沿n线的又一种剖面结构示意图。
70.在本实施例中，所述支撑台203的上表面平行于水平面，所述支撑台203的上表面高于基片槽底部290，且所述基片槽底部290的凹陷深度沿由旋转中心向托盘200边缘延伸的方向逐渐增大，这样设计的意义在于：尽管所述待处理基片在离心力的作用下易向远离旋转中心的方向偏移，使得远心端的待处理基片与基片槽202之间的间隙小于近心端的待处理基片与基片槽202之间的间隙，但是，所述基片槽底部290的凹陷深度沿由旋转中心向托盘200边缘延伸的方向逐渐增大，使得所述待处理基片远心端与近心端边缘区域的温度差异较小，有利于提高待处理基片表面外延层的一致性。
71.图7为图2沿n线的再一种剖面结构示意图。
72.在本实施例中，所述基片槽底部290表面平行于水平面，所述支撑台203的上表面高于基片槽底部290，所述远心端的支撑台203的上表面高于近心端的支撑台203的上表面，使待处理基片置于基片槽202时，待处理基片底部到远心端基片槽202底部表面的距离大于待处理基片底部到近心端基片槽202底部表面的距离，这样设计的意义在于：尽管所述待处理基片在离心力的作用下易向远离旋转中心的方向偏移，使得远心端的待处理基片与基片槽202之间的间隙小于近心端的待处理基片与基片槽202之间的间隙，但是，所述支撑台203的上表面高于基片槽底部290，且所述支撑台203的远心端高于支撑台203的近心端的顶部，所述基片槽底部290表面平行于水平面，使得待处理基片底部到远心端基片槽202底部表面的距离h3大于待处理基片底部到近心端基片槽202底部表面的距离，则所述待处理基片远心端与近心端边缘区域的温度差异较小，有利于提高待处理基片表面外延层的一致性。
73.图8为图2沿n线的还有一种剖面结构示意图。
74.在本实施例中，还包括：设于所述第一托盘面a上的至少一个挡块204，所述挡块204位于所述远心端。所述旋转驱动装置300驱动所述托盘200沿其中心轴转动时，所述挡块204位于所述远心端，有利于进一步防止待处理基片在离心力的作用下飞出。
75.在本实施例中，所述支撑台203的上表面高于基片槽底部290，所述支撑台203位于所述基片槽底部290，且所述支撑台203与基片槽202之间具有间隙，由于所述支撑台203与待处理基片接触的面积较小，使得通过支撑台203热传导给待处理基片的热量较小，因此，有利于缩小待处理基片边缘区域的温度一致性，有利于提高待处理基片表面外延层的一致性。
76.综上，在待处理基片上形成发光层的温度较低，待处理基片翘曲的不严重，由于所
述待处理基片与第一托盘面的高度差较小，使得待处理基片各个位置的温度一致性较好，因此，有利于提高在所述待处理基片表面所形成的外延层波长的均匀性。而在待处理基片上形成非发光层(所述非发光层是指除发光层之外的外延层，具体包括过渡层、负极层和正极层)的温度较高，待处理基片的翘曲较严重，翘曲严重使待处理基片边缘区域到支撑台上表面的距离大于基片中心区域到支撑台上表面的距离，所述第二托盘面的高度高于第一托盘面，则所述第二托盘面能够补偿所述待处理基片边缘区域与中心区域温度的差异，有利于提高待处理基片不同区域温度的一致性，因此，有利于提高在待处理基片表面所形成的外延层厚度的均一性。所述外延层的厚度较均一，有利于提高器件的电性能。综上，所形成的外延层的波长和厚度均一性均较好，能够满足显示器的性能要求。
77.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。