[发明专利]衬底支撑结构、含有上述衬底支撑结构的反应腔室

说明书

技术领域

本发明涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，特别是涉及一种衬底支撑结构、含有上述衬底支撑结构的反应腔室。

背景技术

MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种化学气相外延沉积工艺。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料，以热分解反应方式在衬底上进行沉积工艺，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

具体地，请参考图1所示的现有的MOCVD设备的反应腔室的结构示意图。反应腔室10内形成有相对设置的喷淋头11和衬底支撑盘12。所述喷淋头11内可以设置多个通孔以提供反应气体。所述衬底支撑盘12的正面(即所述衬底支撑盘12的朝向所述喷淋头11一侧的表面)用于放置衬底121。所述衬底支撑盘12的背面(即所述衬底支撑盘12的背离所述喷淋头11一侧的表面)具有支撑环13，所述支撑环13一般为圆筒状，所述支撑环13的材料通常为石英，所述圆筒状的支撑环13支撑所述衬底支撑盘12，所述圆筒状的支撑环13的顶端与所述衬底支撑盘12边缘接触。所述衬底支撑盘12的下方还形成有加热单元14，所述加热单元14设置在所述圆筒状的支撑环13围绕的区域内，加热单元14对衬底支撑盘12进行加热。为了保证衬底121的受热均匀性和沉积的外延材料层的均匀性，所述衬底支撑盘12在MOCVD工艺过程中，在所述支撑环13的带动下，会以一定的速度围绕一轴线进行旋转运动，所述轴线为衬底支撑盘12的正面的中垂线。在MOCVD工艺结束后，所述衬底支撑盘12连同上方的衬底121从反应腔室10中取出。

然而，现有技术中，衬底支撑盘12的边缘区域仍然存在由于热量容易散失而温度相对降低的问题；从而使得整个衬底支撑盘的温度分布不均匀。

发明内容

本发明提供一种衬底支撑结构以及反应腔室，以解决现有的衬底支撑盘的温度分布不均匀的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种衬底支撑结构，包括：衬底支撑盘和支撑环，所述支撑环支撑所述衬底支撑盘的边缘区域，所述衬底支撑盘下方并且所述支撑环围绕的空间内放置加热单元，所述支撑环至少与所述支撑盘接触的一段的导热性和吸热性均比石英好。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述支撑环具有上部和下部，所述上部为所述支撑环与所述支撑盘接触的一段，所述下部为所述支撑环远离所述支撑盘的一段，所述下部导热性和吸热性均比所述上部差。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述上部与所述下部之间通过隔热垫片连接。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述上部为耐高温金属上部，且所述耐高温金属上部的环体的内表面上涂有吸热涂层；或所述上部的为石墨上部。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述吸热涂层为石墨层或黑炭层。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述石墨上部的表面具有一碳化硅保护层。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述下部为所述支撑环位于所述加热器下表面所在平面以下的部分。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述下部的材料为石英。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述支撑环为石墨支撑环。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，在进行工艺时，所述衬底支撑盘表面温度等于或高于1300℃。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述支撑环的表面具有一碳化硅保护层。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述支撑环为圆筒状旋转体结构，所述圆筒状旋转体结构的支撑环竖直设置。

根据本发明的另一面，本发明还提供一种化学气相沉积设备的反应腔室，包括衬底支撑结构以及加热单元，所述衬底支撑结构为所述的衬底支撑结构，所述加热单元设置于所述衬底支撑盘的下方，并位于所述支撑环内，所述支撑环围绕在所述加热单元周围。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，所述反应腔室进一步包括旋转台，所述旋转台固定于所述支撑环的底端。

进一步的，在所述衬底支撑结构中，在气相沉积工艺时，所述反应腔室内通入反应气体，所述反应气体包括III族源气体和V族源气体。

与现有技术相比，本发明提供的衬底支撑结构、含有上述衬底支撑结构的反应腔室具有以下优点：