[发明专利]砷化镓晶圆用除氧托盘

说明书

本发明涉及一种砷化镓晶圆用除氧托盘。该砷化镓晶圆用除氧托盘包括底座和定位组件；底座开设有贯通底座且用于安装砷化镓晶圆的安装孔，安装孔的侧壁上设有限位凸起；定位组件能够与底座固定连接，且定位组件与限位凸起能够分别与砷化镓晶圆的相对的两个表面的边缘相抵接而夹持固定砷化镓晶圆；其中，底座和定位组件的熔点均在1000℃以上。上述砷化镓晶圆用除氧托盘能够简化砷化镓晶圆的除氧工艺的操作、提高除氧效率且能够较为稳固地固定砷化镓晶圆。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种砷化镓晶圆用除氧托盘。

背景技术

在半导体单晶晶圆上外延生长高质量单晶半导体薄膜或者异质结是绝大部分半导体光电器件研发的核心技术环节。砷化镓(GaAs)晶圆作为一种晶格匹配度较高的半导体晶圆，经常被用作高质量II-VI族、III-V族半导体光电器件的外延生长基片。

分子束外延技术是一种在超高真空环境(P<1×10^-8Pa)中，在单晶的半导体晶圆片上外延生长高质量半导体薄膜的技术手段。目前已经被广泛应用于高质量半导体光电器件以及高迁移率半导体晶体管的制备和加工。在分子束外延生长工艺中，GaAs晶圆先被固定到一个样品托上，连同样品托一起放置到一个可加热的平台上；在加热平台上经过高温加热处理以后，GaAs晶圆表面的氧化层脱落，露出原子级平整的单晶表面；随后，通过高纯元素蒸发源向GaAs晶圆表面提供原子或者分子束流，进而，在GaAs表面进行高质量的半导体薄膜的沉积和外延生长。

在整个外延生长工艺中，具有原子级平整度的单晶GaAs表面是进一步进行高质量半导体薄膜外延生长的基本条件，因此，有效的去除GaAs表面的氧化层对于整套工艺是至关重要的工艺流程，目前的去氧工艺通常为：首先，将GaAs晶圆固定在圆盘状的钼金属样品托上，固定的方法通常是使用Ga金属涂层将GaAs和钼(Mo)样品托粘接在一起，形成GaAs/Ga/Mo的结构；随后，将钼金属样品托传入分子束外延的生长室的可加热平台，通过背面的热电阻丝炉盘对样品托的背面进行加热，样品托通过Ga金属涂层可以有效地将热量传递给GaAs晶圆，当GaAs晶圆表面温度达到除氧温度的时候，GaAs晶圆表面氧化层就会被缓慢蒸发而除去，进而露出单晶的晶圆表面。

在除氧过程中，Ga金属涂层起到了两个重要作用：(1)在高温条件下，熔融状态的Ga涂层可以利用其表面张力将GaAs晶圆牢牢吸附在钼样品托表面，从而在去氧过程中达到固定样品的目的；(2)Ga涂层具有很好的导热性能，可以有效地将钼样品托的热量传递给GaAs晶圆，使得GaAs晶圆表面温度均匀升高，最终达到均匀除去晶圆表面的氧化层的目的。因此，在整套工艺中，均匀的Ga涂层对晶圆的表面去氧过程是至关重要的。

为了实现均匀的Ga涂层的制备，通常需要先将Mo样品托加热至约100℃，然后，将Ga金属颗粒融化在样品托表面上，再把GaAs晶圆放置在Ga涂层上面，在样品托上反复旋转GaAs晶圆多次，从而确保GaAs晶圆与Ga金属涂层紧密粘合在一起。以上操作平均每次加工要耗时半个小时以上，工艺繁琐，而且还很容易在GaAs与Mo样品托之间出现一些不均匀的空气空洞，而一旦出现空洞，其所对应的GaAs晶圆表面就成为了低温区域，最终导致其无法去氧，从而变成光电器件的失效区，造成晶圆的浪费，效率较低。且由于GaAs晶圆的去氧温度条件较为苛刻，若高于去氧温度区间，会导致整个晶圆过热，从而破坏晶圆表面的原子级平整表面，因此，不能通过提高去氧温度来实现Ga金属涂层的空洞对应的低温区域的去氧，否则会导致整片晶圆表面的失效，仍然会导致晶圆的浪费。同时，在对样品托进行高温热处理的过程中，如果加热温度过高，会导致Ga金属涂层蒸发而导致GaAs晶圆从钼样品托上脱落，影响后续的外延生长。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够简化砷化镓晶圆的除氧工艺的操作、提高除氧效率且能够较为稳固地固定砷化镓晶圆的砷化镓晶圆用除氧托盘。

一种砷化镓晶圆用除氧托盘，包括：