外延生長(zhǎng)用石墨承載盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)控局域溫場(chǎng)的石墨承載盤。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1des，簡(jiǎn)稱LED)是一種固態(tài)半導(dǎo)體二極管發(fā)光器件，被廣泛用于指示燈、顯示屏等照明領(lǐng)域。
[0003]目前，LED外延晶圓(或稱外延片)一般是通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，簡(jiǎn)稱M0CVD)獲得，其制程一般為:將外延晶圓襯底(如藍(lán)寶石襯底)放入石墨承載盤(Wafer carrier)的凹槽上，連同石墨承載盤一起被傳入MOCVD反應(yīng)室內(nèi)，襯底連同石墨承載盤被一起加熱到高溫1000°C左右，反應(yīng)室內(nèi)通入有機(jī)金屬化合物和II1-V族氣體，高溫裂解后在晶圓襯底上重新聚合形成LED外延層。
[0004]以GaN基LED為例，由于藍(lán)寶石晶圓襯底與GaN外延層存在較大的晶格失配和熱失配，在外延生長(zhǎng)過程中，襯底會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，尤其是4寸以上襯底的翹曲更為嚴(yán)重，導(dǎo)致外延片不同位置的溫場(chǎng)分布離散度高，進(jìn)而引起特定位置的波長(zhǎng)異常、良率偏低、表面黑點(diǎn)等異常問題，導(dǎo)致外延良率和芯片良率偏低。因此，采用傳統(tǒng)的石墨承載盤無法精確調(diào)控局域溫場(chǎng)，很難獲得均勻性及良率較好的LED外延片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，包括分布于石墨承載盤上表面的復(fù)數(shù)個(gè)晶片承載區(qū)，以及分布于相鄰晶片承載區(qū)之間的非晶片承載區(qū)，其特征在于:所述非晶片承載區(qū)設(shè)置用于調(diào)控溫場(chǎng)的凹槽結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選的，所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面邊緣區(qū)域的多個(gè)第一凹槽。
[0007]優(yōu)選的，所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面遠(yuǎn)離邊緣區(qū)域的多個(gè)第二凹槽。
[0008]優(yōu)選的，所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面邊緣區(qū)域的多個(gè)第一凹槽和設(shè)置于所述石墨承載盤上表面遠(yuǎn)離邊緣區(qū)域的多個(gè)第二凹槽。
[0009]優(yōu)選的，所述第一凹槽的深度范圍為100~300 μπι;當(dāng)晶片放入晶片承載區(qū)內(nèi)時(shí)，所述第一凹槽的底部高于晶片上表面，其距離范圍為0~50 μ m;或者，所述第一凹槽的底部低于晶片上表面，其距離范圍為0~150 μ mo
[0010]優(yōu)選的，所述第二凹槽呈周期性分布。
[0011]優(yōu)選的，所述第二凹槽的深度小于或等于30 μ m。
[0012]優(yōu)選的，所述第一凹槽的尺寸大于所述第二凹槽的尺寸。
[0013]優(yōu)選的，所述凹槽結(jié)構(gòu)的開口形狀為圓形、橢圓形、三角形或不規(guī)則形。
[0014]優(yōu)選的，所述晶片承載區(qū)尺寸大小相同或不同。
[0015]本實(shí)用新型通過在石墨承載盤上表面的非晶片承載區(qū)設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)石墨承載盤上表面氣流和溫場(chǎng)均勻的有益效果。首先，通過減小生長(zhǎng)過程中氣流波動(dòng)幅度，進(jìn)而調(diào)節(jié)鄰近非晶片承載區(qū)的晶片邊緣的溫度環(huán)境，改善晶片邊緣的波長(zhǎng)良率；其次，通過凹槽結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)非晶片承載區(qū)的溫度傳導(dǎo)狀況，從而調(diào)節(jié)該鄰近非晶片承載區(qū)的晶片生長(zhǎng)溫度，改善晶片邊緣的波長(zhǎng)均勻性。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳統(tǒng)石墨承載盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中虛線框內(nèi)置有晶片的局部石墨承載盤的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型之實(shí)施例1之石墨承載盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖3中虛線框內(nèi)置有晶片的局部石墨承載盤的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本實(shí)用新型之實(shí)施例2之石墨承載盤俯視圖一。
[0021]圖6為圖5中虛線框內(nèi)局部石墨承載盤的俯視放大圖。
[0022]圖7為本實(shí)用新型之實(shí)施例2之石墨承載盤俯視圖二。
[0023]圖8為圖7中虛線框內(nèi)局部石墨承載盤的俯視放大圖。
[0024]附圖標(biāo)注:1:傳統(tǒng)石墨承載盤；11:遠(yuǎn)尚邊緣晶片承載區(qū)；12:遠(yuǎn)尚邊緣非晶片承載區(qū)；13 (131~1318):邊緣晶片承載區(qū)；14:邊緣非晶片承載區(qū)；2:石墨承載盤；21:遠(yuǎn)尚邊緣晶片承載區(qū)；22:遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)；23 (231-2318):邊緣晶片承載區(qū)；24:邊緣非晶片承載區(qū)；25:第一凹槽；26:第二凹槽；3:晶片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1
[0026]參照?qǐng)D1~2所示，傳統(tǒng)石墨承載盤I包括分布于石墨承載盤I上表面的遠(yuǎn)離邊緣晶片承載區(qū)11和邊緣晶片承載區(qū)13，以及分布于上述晶片承載區(qū)11和13之間的遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)12和邊緣非晶片承載區(qū)14。遠(yuǎn)離邊緣晶片承載區(qū)11和邊緣晶片承載區(qū)13的尺寸可相同，也可不同。以下以均勻的2寸晶片承載區(qū)11和13為例，來說明本實(shí)施例的有益效果。在MOCVD中(圖中未顯示)進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，晶片3放置在遠(yuǎn)離邊緣晶片承載區(qū)11和邊緣晶片承載區(qū)13內(nèi)，在傳統(tǒng)石墨承載盤I高速旋轉(zhuǎn)的過程中，MOCVD腔體中的MO源沉積在晶片3上形成外延層。但是，在邊緣晶片承載區(qū)13中的第133、136、139、1312、1315、1318晶片承載區(qū)內(nèi)的晶片3出現(xiàn)波長(zhǎng)均勻性較差的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種異常現(xiàn)象的原因是，在傳統(tǒng)石墨承載盤I高速旋轉(zhuǎn)的過程中，當(dāng)傳統(tǒng)石墨承載盤I順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于第133、136、139、1312、1315、1318晶片承載區(qū)處于MO源氣流的迎風(fēng)口處，MO源氣流先流經(jīng)平面的邊緣非晶片承載區(qū)14，再進(jìn)入呈凹槽狀的邊緣晶片承載區(qū)133、136、139、1312、1315、1318內(nèi)，導(dǎo)致高速旋轉(zhuǎn)氣流在邊緣晶片承載區(qū)13和邊緣非晶片承載區(qū)14之間的氣流波動(dòng)幅度不均勻，進(jìn)而造成晶片周圍溫場(chǎng)分布異常，使晶片3的波長(zhǎng)異常。
[0027]而本實(shí)用新型利用圖3~4所示的石墨承載盤2，改善這種異?，F(xiàn)象，提高氣流流動(dòng)的均勻性，本實(shí)施例提供的技術(shù)方案為:外延生長(zhǎng)用石墨承載盤2，包括分布于石墨承載盤2上表面的遠(yuǎn)離邊緣晶片承載區(qū)21和邊緣晶片承載區(qū)23，分布于上述晶片承載區(qū)21和23之間的遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)22和邊緣非晶片承載區(qū)24，以及設(shè)置在邊緣非晶片承載區(qū)24上的第一凹槽25。第一凹槽25的尺寸小于晶片承載區(qū)241~2418的尺寸，為了使氣流波動(dòng)穩(wěn)定的目的，其深度范圍設(shè)置為100~300 μπι ;當(dāng)晶片3放入晶片承載區(qū)21和23內(nèi)時(shí)，第一凹槽25的底部高于晶片3的上表面，且距離范圍為0~50 μ m，第一凹槽25的底部還可設(shè)置低于晶片3的上表面，且距離范圍為0~150 μπι，當(dāng)?shù)谝话疾?5的底部與晶片上表面齊平時(shí)，氣流波動(dòng)最為穩(wěn)定。第一凹槽25的開口形狀可為圓形、橢圓形、三角形或不規(guī)則形。當(dāng)在石墨承載盤2的晶片承載區(qū)21和23均勻放置2寸晶片3時(shí)，第一凹槽25優(yōu)選尺寸介于I寸和2寸之間的橢圓形凹槽結(jié)構(gòu)。在MOCVD中進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，晶片3放置在遠(yuǎn)離邊緣晶片承載區(qū)21和邊緣晶片承載區(qū)23內(nèi)，在石墨承載盤2高速旋轉(zhuǎn)的過程中，MO源氣流先流入第一凹槽25內(nèi)，再流入邊緣晶片承載區(qū)23內(nèi)晶片3上表面，從而減小了生長(zhǎng)過程中MO源氣流波動(dòng)幅度，氣流流動(dòng)的均勻性得以改善，進(jìn)而調(diào)節(jié)鄰近非晶片承載區(qū)24的晶片3邊緣的溫度環(huán)境，改善晶片3邊緣的波長(zhǎng)良率；同時(shí)，該第一凹槽25使石墨承載盤2邊緣的厚度減薄，調(diào)節(jié)石墨承載盤2上表面的溫度傳導(dǎo)狀況，進(jìn)而調(diào)控石墨承載盤2溫場(chǎng)的效果。
[0028]實(shí)施例2
[0029]在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)(如圖5~6所示)和低速旋轉(zhuǎn)(如圖7?8所示)的石墨承載盤2，為了更均勻地調(diào)控石墨承載盤2的溫場(chǎng)，在遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)22上還可設(shè)置有周期性均勻分布的第二凹槽26，第二凹槽26的開口形狀為圓形、橢圓形、三角形或不規(guī)則形，其尺寸小于第一凹槽25，深度小于或等于30 μ m，受遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)22空間大小的限制，本實(shí)施例中優(yōu)選深度為10 μ m、形狀為三角形的第二凹槽26。第一凹槽25和第二凹槽26使石墨承載盤2上表面的非晶片承載區(qū)22和24的厚度減薄，改善溫度傳導(dǎo)狀況，進(jìn)而調(diào)節(jié)與凹槽結(jié)構(gòu)相鄰的晶片承載區(qū)中晶片3邊緣的溫度條件，最終調(diào)控晶片3整體波長(zhǎng)的均勻性，提升晶片波長(zhǎng)良率。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型的范圍不限于該實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型所做的任何變更，皆屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，包括分布于石墨承載盤上表面的復(fù)數(shù)個(gè)晶片承載區(qū)，以及分布于相鄰晶片承載區(qū)之間的非晶片承載區(qū)，其特征在于:所述非晶片承載區(qū)上表面設(shè)置用于調(diào)控溫場(chǎng)的凹槽結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面邊緣區(qū)域的多個(gè)第一凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面遠(yuǎn)離邊緣區(qū)域的多個(gè)第二凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述石墨承載盤上表面邊緣區(qū)域的多個(gè)第一凹槽和設(shè)置于所述石墨承載盤上表面遠(yuǎn)離邊緣區(qū)域的多個(gè)第二凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述第一凹槽的深度范圍為100~300 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:當(dāng)晶片放入晶片承載區(qū)內(nèi)時(shí)，所述第一凹槽的底部高于晶片上表面，其距離范圍為0~50 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:當(dāng)晶片放入晶片承載區(qū)內(nèi)時(shí)，所述第一凹槽的底部低于晶片上表面，其距離范圍為0~150μπι。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述第二凹槽呈周期性分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述第二凹槽的深度小于或等于30 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述第一凹槽的尺寸大于所述第二凹槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)的開口形狀為圓形、橢圓形、三角形或不規(guī)則形。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，包括復(fù)數(shù)個(gè)晶片承載區(qū)和非晶片承載區(qū)，在所述石墨承載盤正面的非晶片承載區(qū)上表面設(shè)置有用于調(diào)控溫場(chǎng)的凹槽結(jié)構(gòu)，該凹槽結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在石墨承載盤邊緣非晶片承載區(qū)的多個(gè)第一凹槽和設(shè)置在石墨承載盤遠(yuǎn)離邊緣非晶片承載區(qū)的多個(gè)第二凹槽或該凹槽結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一凹槽或多個(gè)第二凹槽。本實(shí)用新型通過在石墨承載盤上表面的非晶片承載區(qū)設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)石墨承載盤上表面氣流和溫場(chǎng)均勻的有益效果。
【IPC分類】C30B25-12, H01L21-673
【公開號(hào)】CN204550790
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520129541
【發(fā)明人】黃文賓, 林忠寶, 謝祥彬, 林兓兓, 張家宏
【申請(qǐng)人】安徽三安光電有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日