一種單接觸式自轉公轉基舟制造技術

本發明專利技術提供一種單接觸式自轉公轉基舟，解決氣相沉積生長法在材料生長過程中的厚度不均勻問題。本發明專利技術包含有基舟基座，基舟基座上的小圓凹槽內設有襯底基座，基舟基座的鏤空孔內設有轉動輪，轉動輪頂端設有C齒輪，C齒輪與襯底基座的半圈齒輪接觸，轉動輪底端設有B齒輪，基舟基座下面設有一個可以改變轉向的馬達，馬達連接A齒輪，A齒輪與B齒輪嚙合。本發明專利技術可實現襯底的自轉與公轉，提高設備性能，在一定程度上降低工藝調試難度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種使用氣相沉積方法生長材料的設備的內部結構，更具體地，涉及一種化學氣相沉積(CVD)和氫化物氣相外延生長(HVPE)等材料生長設備或其他實驗設備。
技術介紹
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、擊穿電場強度高、抗輻射強、熱穩定性好和化學性能穩定等優點。III族氮化物材料在短波長發光二極管(LED)和激光二極管(LD)半導體器件，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展和制造過程中起著越來越重要的作用。目前已經用于III族氮化物材料生長的方法，主要有金屬有機物氣相外延法 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， 然后與氨氣(NH3)反應生成III族氮化物，其生長速度快，設備簡單，成本低，被公認為最有前途的生長GaN自支撐襯底技術，因而引起了國內外研究人員的廣泛興趣。HVPE設備近年來取得了巨大發展，但也存在一些問題，其中之一就是材料生長的不均勻性(主要是厚度不均勻性，但也包括摻雜不均勻)問題。其產生原因主要有α:、噴頭存在結構偏差與噴頭安裝誤差；.2、生長窗口的空間局限性；S、生長區域局部生長速度偏差大。而又由于、襯底尺寸由2英寸經過3英寸發展到4英寸，乃至6英寸、8英寸或者更大；S、每爐生長的襯底數量由少變多，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，越來越受關注，而且成為HVPE設備進一步發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為①、同一張襯底中心到邊緣厚度呈圓環形梯度變化； 、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，處在噴頭對應的不同位置，其厚度分布不同。氣相沉積生長方法生長材料每爐襯底或者每一片襯底厚度均勻性差；自轉公轉同時實現起來結構復雜，難度比較大。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的缺點，提供一種為了解決氣相沉積生長法在材料生長過程中的厚度不均勻問題，實現襯底自轉，達到解決均勻性問題，其結構簡單。本專利技術將襯底放置在襯底基座上，通過外部驅動實現襯底的公轉，并調節外部轉速的大小或者方向，依靠慣性來實現單個襯底的自轉；通過襯底自轉與公轉，解決氣相沉積方式生長材料過程中的厚度均勻性問題；整個基舟與外部通過一個部件連接，屬于單接觸，結構簡單，容易實現。為達上述目的，本專利技術的一種單接觸式自轉公轉基舟，采用以下的技術方案 一種單接觸式自轉公轉基舟，包含有基舟基座，基舟基座上設有復數個小圓凹槽，基舟基座上的小圓凹槽內設有襯底基座，襯底基座的底面設有分布為180°區域的半圈齒輪，基舟基座中間有一鏤空孔，基舟基座的鏤空孔內設有轉動輪，轉動輪頂端設有C齒輪，C齒輪與襯底基座的半圈齒輪嚙合，轉動輪底端設有B齒輪，基舟基座下面設有一個可以改變轉向的馬達，馬達連接A齒輪，A齒輪與B齒輪嚙合。進一步，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襯底基座的底面設有與轉動輪的C齒輪相匹配的分布為180°區域半圈齒輪，A襯底基座與B襯底基座放置在基舟基座的凹槽內，轉動輪通過C齒輪與A襯底基座與B襯底基座底部半圈齒輪嚙口 O一種單接觸式自轉公轉基舟氣相沉積生長法，其特征在于，包換如下步驟①、將襯底放置在襯底基座上，開始馬達轉動，襯底基座與轉動輪無相對轉動時，一起反向轉動；②、然后開始生長，生長一段時間后，馬達停止轉動，轉動輪也隨之停止轉動，但基舟基座因為慣性存在，在短時間內保持轉動，襯底基座被強制著圍繞轉動輪做公轉，在這個過程中，基舟基座會與轉動輪出現相對轉動，襯底基座底部的齒輪與轉動輪的C齒輪發生嚙合， 襯底基座進行自轉運動；③、由于襯底基座的齒輪只分布了180°的區域，當襯底基座自轉180°后，襯底基座底部的齒輪與轉動輪的C齒輪卡死，然后襯底基座與基舟基座會隨轉動輪一起做速度相等、方向相同的轉動，公轉與自轉停止，以此實現基舟公轉；④、馬達再轉動，轉動輪、基舟基座、襯底基座無相對運動，一起做轉動，生長一段時間后，馬達停止轉動，轉動輪也隨之停止轉動，但基舟基座因為慣性存在，在短時間內保持反向轉動，襯底基座被強制著圍繞轉動輪做反向公轉，襯底基座又會反向轉動180°，在這個過程中，襯底基座底部的齒輪與轉動輪的C齒輪發生嚙合，襯底基座做反向自轉運動；⑤、如此循環上述① ④步驟，襯底間歇性轉動或者間歇做速度方向相反的轉動，實現了襯底基座在整個基舟基座上的近基舟中心邊緣與遠基舟中心邊緣調換，實現襯底的自轉與公轉，經過自轉公轉，生長后襯底基座1上沉積的材料厚度相當。使用本專利技術基舟結構，將襯底放置在襯底基座上，即可實現襯底的自轉與公轉。解決了在大型多片沉積爐中不同襯底上的材料生長厚度偏差大、每片襯底的不同部位材料生長厚度偏差大的不均勻性問題；提高設備性能，在一定程度上降低工藝調試難度。本專利技術就從設備硬件上著手，設計出一種結構簡單容易實現的新型基舟，通過轉動輪與基舟的慣性實現襯底的公轉與自轉，從而降低了由于噴頭結構、噴頭安裝、生長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所示為本專利技術實施例的剖面示意圖。圖2所示為一個通過公轉改變厚度不均勻性的原理圖。圖3所示為另一個通過自轉改變厚度不均勻性的原理圖。圖4所示為實施例中基舟的初始狀態，開始轉動的瞬間狀態圖。圖5所示為實施例中基舟的轉動輪停止，基舟基座保持反向轉動的瞬間狀態圖。圖6所示為實施例中基舟的轉動輪停止后，轉動輪、基舟基座和襯底基座相對靜止的瞬間狀態圖。圖7所示為實施例中基舟的轉動輪開始反向轉動的瞬間狀態圖。圖8所示為實施例中基舟的轉動輪停止，基舟基座保持反向轉動的瞬間狀態圖。以下是本專利技術零部件符號標記說明襯底基座1、A襯底基座11、B襯底基座12、轉動輪2、C齒輪21、B齒輪22、基舟基座3、 馬達 4、A 齒輪 41、C1 點 11UC2 點 12UD1 點 112、D2 點 122,41 區、42 區、43 區、44 區、41A 區、42A區、43A區。具體實施例方式為能進一步了解本專利技術的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，解析本專利技術的優點與精神，藉由以下結合附圖與具體實施方式對本專利技術的詳述得到進一步的了解。 本專利技術設計出一種基舟(放置襯底基座1的載體)，基舟由外部驅動實現襯底基座1 (放置襯底的載體)的公轉；并在慣性的作用下，加以速度調節，實現單個襯底基座1的自轉，從而在很大程度上緩解了材料生長過程中的厚度不均勻性以及局部摻雜不均勻問題。在結構上只采用一根桿傳動，結構比較簡單，容易實現。結構主要分為轉動部分與基座部分。轉動部分的主要功能是給基座部分提供速度可調節的驅動力，并且在轉動方向上也需要可控制。基座部分是本專利技術的核心所在，在結構上可分為三小部分轉動輪2、基舟基座3、 襯底基座1。轉動輪2將轉動傳遞給基舟基座3。轉動輪2上端有一圈齒輪結構C齒輪21， 通過與襯底基座1上的齒輪嚙合，在不同的時刻可以帶動襯底基舟轉動，也可以阻止襯底基座1轉動本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙紅軍，劉鵬，畢綠燕，袁志鵬，張俊業，王姣，張國義，童玉珍，孫永健，
申請(專利權)人：東莞市中鎵半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：