[发明专利]提高反应腔流场稳定性的外延托盘及使用方法

说明书

本公开提供了一种提高反应腔流场稳定性的外延托盘及使用方法，属于外延生长技术领域。使外延托盘呈柱状且包括同轴相连的衬底放置柱与直径小于衬底放置柱的支撑柱。衬底放置柱的侧壁具有多个沿衬底放置柱的周向等距离间隔分布的缓冲凹槽，每个缓冲凹槽在第一表面所在平面上的投影均包括气流过渡弧线与气流缓冲弧线，气流过渡弧线的半径与弧长分别小于气流缓冲弧线的半径与弧长，气流缓冲弧线的半径小于衬底放置柱的弧长。配合支撑柱的侧壁的多个导向斜槽。导出大量携带有副产物和未反应完成的前驱体反应物的气流。反应腔边缘的副产物沉积的情况的缓解以及乱流的减少，均可提高反应腔内流场的稳定性。

技术领域

本公开涉及外延生长技术领域，特别涉及一种提高反应腔流场稳定性的外延托盘及使用方法。

背景技术

外延托盘是金属有机化合物化学气相沉积(英文：Metal-organic ChemicalVapor Deposition，简称：MOCVD)设备的一部分，且外延托盘通常位于MOCVD设备的反应腔内。外延托盘通常为圆柱体，外延托盘的一端的端面上设置有多个同心的衬底放置圈，每个衬底放置圈都包括多个沿外延托盘的周向均匀分布的圆形凹槽。外延托盘的另一端的端面与MOCVD设备的驱动结构相连。

在制备外延片时，需要将衬底一一对应放在每个圆形凹槽内。向MOCVD设备的反应腔通入反应气流，外延托盘在驱动结构的驱动下绕轴线高速转动，以保证反应气流可以在外延托盘的每个衬底上反应生长以得到外延片。外延托盘在旋转过程中，会将一些反应腔内副产物与混合气体抛向外延托盘的边缘位置，副产物与混合气体容易在反应腔的边缘位置形成乱流；同时大量副产物和未反应完成的前驱体反应物在外延托盘的边缘以及反应腔的边缘侧壁形成副反应物沉积层，副反应物沉积层会阻滞气流，会加剧了反应腔的边缘流场的不稳定性，最终影响外延托盘的边缘位置的外延层成膜质量。

发明内容

本公开实施例提供了一种提高外延片发光均匀度的外延托盘，能够提高对外延托盘上的衬底温度均匀性以提高在衬底上生长的外延层的波长均匀度。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种提高反应腔流场稳定性的外延托盘，所述外延托盘呈柱状且包括同轴相连的衬底放置柱与支撑柱，所述衬底放置柱的直径大于所述支撑柱的直径，所述衬底放置柱远离所述支撑柱的端面为第一表面，所述衬底放置柱在所述第一表面具有多个同心的衬底放置圈，每个所述衬底放置圈都包括多个沿所述外延托盘的周向均匀分布的圆形凹槽；

所述衬底放置柱的侧壁具有多个缓冲凹槽，所述多个缓冲凹槽沿所述衬底放置柱的周向等距离间隔分布，每个所述缓冲凹槽在所述第一表面所在平面上的投影均包括气流过渡弧线与气流缓冲弧线，所述气流过渡弧线的半径与弧长分别小于所述气流缓冲弧线的半径与弧长，所述气流缓冲弧线的半径小于所述衬底放置柱的弧长；

所述支撑柱的侧壁具有多个导向斜槽，所述多个导向斜槽沿所述支撑柱的周向等距离间隔分布，每个所述导向斜槽均包括靠近所述衬底放置柱的气流引入开口与远离所述衬底放置柱的气流引出开口，每个所述气流引入开口在所述第一表面所在平面的投影与所述缓冲凹槽在所述第一表面所在平面的投影间隔。

可选地，每个所述导向斜槽均位于相邻的两个所述缓冲凹槽之间，且每个所述导向斜槽与相邻的两个所述缓冲凹槽之间的距离均相等。

可选地，所述衬底放置柱的直径与所述支撑柱的直径之差为6mm～12mm，每个所述导向斜槽在所述第一表面所在平面的投影与相邻的所述缓冲凹槽在所述第一表面所在平面的投影之间的最小距离为5mm～15mm。

可选地，每个所述缓冲凹槽在所述第一表面所在平面的投影还包括两端分别连接所述气流过渡弧线与所述气流缓冲弧线的连接弧线，所述连接弧线的弧长及所述连接弧线的半径分别小于所述气流过渡弧线的弧长及所述气流过渡弧线的半径。

可选地，所述连接弧线的半径小于二分之一的所述气流过渡弧线的半径，所述连接弧线的弧长小于二分之一的所述气流过渡弧线的弧长。