外延生長(zhǎng)用石墨承載盤的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，該石墨承載盤包括若干個(gè)設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外延晶圓片，定義以晶圓片為界，將所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣分為上下兩部分，所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣上部具有突出部。所述結(jié)構(gòu)有利于引進(jìn)外部氣流平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，減少其與晶圓片外邊緣的接觸面積，從而提高晶圓片的邊緣利用率。
【專利說(shuō)明】外延生長(zhǎng)用石墨承載盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及LED發(fā)光二極管外延（Epitaxy)晶圓制程中使用的石墨承載盤 (Wafer carrier)。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管(英文為L(zhǎng)ight Emitting Diode,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] 現(xiàn)階段制備LED晶圓片的方法主要是通過(guò)金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(英文為 Metal-organic Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱 M0CVD)實(shí)現(xiàn)，可以簡(jiǎn)述其流程如下：將 外延晶圓片（如藍(lán)寶石襯底/Si襯底）放入石墨承載盤（Wafer carrier)的凹槽上，將其石 墨承載盤一起傳入M0CVD反應(yīng)室內(nèi)，通過(guò)將反應(yīng)室溫度加熱到設(shè)定好的溫度，并配合通入 有機(jī)金屬化合物和五族氣體，使它們?cè)诰A片上斷開(kāi)化學(xué)鍵并重新聚合形成LED外延層。
[0004] 在LED發(fā)光二極管外延晶圓制程中，由于晶圓片各位置所處的溫度直接受到石墨 承載盤的影響，因此石墨承載盤結(jié)構(gòu)對(duì)外延良率起到重要作用，其成為業(yè)界研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型旨在提供一種用于LED外延晶圓制程的石墨承載盤的凹槽結(jié)構(gòu)，可以 提高LED外延片整體良率，改善波長(zhǎng)均勻性。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，包括若干個(gè)設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外 延晶圓片，定義以晶圓片為界，將所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣分為上下兩部分，所述晶圓凹槽的 內(nèi)邊緣上部具有突出部。晶圓凹槽設(shè)置在承載盤上方，用于置放外延晶圓片，還包括石墨承 載盤的邊緣以及設(shè)置在石墨承載盤中心的軸孔。根據(jù)工藝參數(shù)的需要，可設(shè)置不同數(shù)量及 不同尺寸的凹槽。
[0008] 進(jìn)一步地，在外延生長(zhǎng)過(guò)程中，所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣上部突起部結(jié)構(gòu)由于存在 間隙，可以引進(jìn)外部氣流平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，同時(shí)突出部減少了與晶圓片外邊緣的接 觸面積，從而提高晶圓片的邊緣利用率。
[0009] 進(jìn)一步地，所述晶圓凹槽外邊緣上部突出部由連續(xù)分布或不連續(xù)間隔分布的圖案 組成。
[0010] 進(jìn)一步地，所述圖案的形狀為三角形、四邊形、五邊形、六邊形或弧形。
[0011] 進(jìn)一步地，所述圖案呈周期性分布，圖案?jìng)€(gè)數(shù)> 4。
[0012] 進(jìn)一步地，所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣上部突出部的范圍為0. 01mnT2mm。
[0013] 進(jìn)一步地，所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣下部為下凹臺(tái)階或具有突起部或其組合。
[0014] 進(jìn)一步地，所述晶圓片的直徑D1與臺(tái)階內(nèi)徑D2關(guān)系為：0彡D1-D2 < 1mm。
[0015] 進(jìn)一步地，所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣下部的臺(tái)階寬度為0. 2mnTl. 8mm，高度為 0· 02mnT〇· 5mm〇
[0016] 進(jìn)一步地，所述晶圓凹槽底部為平面、凸面或者凹面。
[0017] 本實(shí)用新型公開(kāi)的石墨承載盤，其晶圓凹槽內(nèi)邊緣上部具有突起部結(jié)構(gòu)，使得晶 圓片與晶圓凹槽內(nèi)邊緣上部結(jié)構(gòu)之間存有一定間隙，有利于引進(jìn)外部氣流平衡晶圓片邊緣 的溫場(chǎng)，改善波長(zhǎng)均勻性，同時(shí)由于突出部結(jié)構(gòu)使得晶圓片外圍露出一定面積，減少了晶圓 凹槽內(nèi)邊緣上部與晶圓片外邊緣的接觸面積，從而提高晶圓片的邊緣利用率，提高LED外 延片整體良率。
[0018] 用于LED外延晶圓制程中的石墨承載盤，適用于LED外延制程的M0CVD方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí) 用新型實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0020] 圖1是典型的LED外延用石墨承載盤截面圖。
[0021] 圖2是齒圈狀臺(tái)階式邊緣石墨盤承載盤的晶圓凹槽的截面圖。
[0022] 圖3是齒圈狀臺(tái)階式邊緣石墨盤承載盤的晶圓凹槽的剖面圖。
[0023] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái) 階式邊緣的晶圓凹槽的截面圖。
[0024] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái) 階式邊緣的晶圓凹槽的立體圖。
[0025] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái) 階式邊緣的晶圓凹槽的剖面圖。
[0026] 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2具有Pocket上部周期性突起狀邊緣與下部臺(tái)階式邊 緣的晶圓凹槽的剖面圖。
[0027] 符號(hào)說(shuō)明
[0028] 1 :石墨承載盤上的晶圓凹槽；
[0029] 2 :石墨承載盤的邊緣；
[0030] 3 :石墨承載盤中心的軸孔；
[0031] 4 :具有臺(tái)階狀和突起狀邊緣的晶圓凹槽的內(nèi)邊緣；
[0032] 5 :具有臺(tái)階狀和突起狀邊緣的晶圓凹槽的臺(tái)階；
[0033] 6 :具有臺(tái)階狀和突起狀邊緣的晶圓凹槽的突起；
[0034] 7 :具有臺(tái)階狀和突起狀邊緣的晶圓凹槽的底部；
[0035] 8 :具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái)階式邊緣的晶圓凹槽的內(nèi) 臺(tái)階；
[0036] 9 :具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái)階式邊緣的晶圓凹槽的下 部突起；
[0037] 10 :具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái)階式邊緣的晶圓凹槽的 上部突起；
[0038] 11 :具有Pocket上部連續(xù)性突起狀邊緣與下部齒圈狀臺(tái)階式邊緣的晶圓凹槽的 下凹型底部；
[0039] 12 :外延晶圓片；
[0040] 13 :反應(yīng)室內(nèi)流經(jīng)晶圓片和晶圓凹槽上方的氣流；
[0041] 14 :晶圓片與晶圓凹槽之間的空隙；
[0042] 15 :具有Pocket上部周期性突起狀邊緣與下部臺(tái)階式邊緣的晶圓凹槽的平面型 底部。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，有關(guān)本實(shí)用新型 的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)以及功效，將可清楚的呈現(xiàn)。
[0044] 圖1是典型的LED外延用石墨承載盤截面圖，其上分布為若干個(gè)設(shè)置在承載盤上 方的晶圓凹槽1(英文稱之為Pocket Profile)，用于置放外延晶圓片。目前LED石墨盤的晶 圓凹槽1設(shè)計(jì)主要有四種：平盤（Flat盤)，臺(tái)階狀邊緣盤（Rim盤)，突起狀邊緣盤（Tab盤） 和兼具臺(tái)階狀與突起狀邊緣盤（Gear盤)。此四種盤的內(nèi)邊緣上部均為連續(xù)一體，該部分與 晶圓片外圍接觸導(dǎo)致區(qū)域溫度較高嚴(yán)重影響晶圓片邊緣良率。
[0045] 以下各實(shí)施例提出一種用于LED外延晶圓制程的凹槽內(nèi)邊緣設(shè)計(jì)的石墨承載盤， 定義以晶圓片為界，將所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣分為上下兩部分，該盤凹槽的內(nèi)邊緣上部為 突出部，由周期性分布圖案組成的，該石墨承載盤能夠平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，大大降低晶 圓片的邊緣效應(yīng)，由此生產(chǎn)的LED外延片整體良率高，波長(zhǎng)均勻性好，從而克服傳統(tǒng)石墨承 載盤的整體外延片良率不高及受熱不均勻造成的外延片波長(zhǎng)均勻性分布不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。
[0046] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0047] 實(shí)施例1
[0048] 參照?qǐng)D1及圖4圖6所不，一種LED外延晶圓制程的石墨承載盤，包括：54個(gè)晶 圓凹槽1、石墨承載盤的邊緣2以及設(shè)置在石墨承載盤中心的軸孔3,其中晶圓凹槽1設(shè)置 在承載盤上方，用于置放外延晶圓片12。晶圓凹槽內(nèi)邊緣上部10為突出部，由周期性連續(xù) 分布的三角形圖案組成，內(nèi)邊緣下部為兼具臺(tái)階8與突起9的Gear盤。晶圓凹槽1的底部 11為凹面型，下凹深度H2為5 μ m?30 μ m，突起9呈周期性分布。晶圓凹槽內(nèi)邊緣上部的 突出部寬度Μ為0· 5mm，下部的臺(tái)階寬度W為0· 2mm，高度H1為0· 08mm ;下部的突起寬度L 為0· 2mm，高度H1為0· 08mm。晶圓片的直徑D1與臺(tái)階內(nèi)徑D2相同，使得晶圓片12正好置 于突起狀邊緣之上，即由12個(gè)周期性分布的突出部9支撐；此結(jié)構(gòu)不僅可以引進(jìn)外部氣流 平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，同時(shí)間隙突出部的結(jié)構(gòu)也減少了與晶圓片外邊緣的接觸面積，從 而提高晶圓片的邊緣利用率，還可以避免氣流流入襯底與石墨盤晶圓凹槽之間的空隙導(dǎo)致 在晶圓片底部形成嚴(yán)重的擾流。
[0049] 實(shí)施例2
[0050] 參照?qǐng)D7,與實(shí)施例1不同的是：本實(shí)施例的晶圓凹槽底部15為平面型，內(nèi)邊緣上 部10為突出部，呈非連續(xù)間隔分布，由四邊形圖案組成，下部為臺(tái)階狀8。其中，晶圓凹槽的 上部突起10寬度Μ為0· 2mm，下部臺(tái)階8寬度W為0· 8mm，高度H1為0· 12mm。晶圓片的直 徑D1比臺(tái)階內(nèi)徑D2大0. 6mm，使得晶圓片置于臺(tái)階狀邊緣之上。與實(shí)施例1相比，晶圓凹 槽內(nèi)邊緣下部不設(shè)置突起部，上部為非連續(xù)性的突起10,寬度Μ減小為0. 2_ ;該結(jié)構(gòu)可避 免氣流流入晶圓片與石墨盤晶圓凹槽之間的空隙導(dǎo)致嚴(yán)重?cái)_流，即在保證避免外延片翹曲 嚴(yán)重的前提下，盡可能平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，使得外延片表面溫場(chǎng)更均勻更穩(wěn)定，從而改 善波長(zhǎng)均勻性。
[0051] 上述具有Pocket內(nèi)邊緣上部具有突起部結(jié)構(gòu)，呈周期性分布，使得晶圓片與晶圓 凹槽內(nèi)邊緣上部結(jié)構(gòu)之間存有一定間隙，有利于引進(jìn)外部氣流平衡晶圓片邊緣的溫場(chǎng)，改 善波長(zhǎng)均勻性，同時(shí)由于突出部結(jié)構(gòu)使得晶圓片外圍露出一定面積，減少了晶圓凹槽內(nèi)邊 緣上部與晶圓片外邊緣的接觸面積，從而提高晶圓片的邊緣利用率，提高LED外延片整體 良率。
[0052] 藉由上述各實(shí)施例所提出的石墨承載盤，在外延生長(zhǎng)過(guò)程中，晶圓凹槽的內(nèi)邊緣 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效降低氣流干擾、提高外延產(chǎn)品良率以及降低晶圓邊緣芯粒報(bào)廢，對(duì)于減 少LED單片產(chǎn)出成本，提升外延片均勻性有顯著功效。
[0053] 應(yīng)當(dāng)指出的是，上述具體實(shí)施方案僅為本實(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，凡本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員依本實(shí)用新型所做的任何其他實(shí)質(zhì)上等同的替 代，皆屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，包括若干個(gè)設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外延 晶圓片，定義以晶圓片為界，將所述晶圓凹槽的內(nèi)邊緣分為上下兩部分，其特征在于：所述 晶圓凹槽的內(nèi)邊緣上部具有突出部。
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：所述突出部由連續(xù)分 布或不連續(xù)間隔分布的圖案組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于：所述圖案的形狀為三 角形、四邊形、五邊形、六邊形或弧形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于：所述圖案呈周期性分 布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于：所述圖案?jìng)€(gè)數(shù)> 4。
6. 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：所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣 上部突出部的寬度為〇· 01mnT2mm。
7. 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：所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣 下部為下凹臺(tái)階或具有突起部或其組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于：所述晶圓片的直徑D1 與臺(tái)階內(nèi)徑D2關(guān)系為：0彡D1-D2 < 1mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的外延生長(zhǎng)用石墨承載盤，其特征在于：所述晶圓凹槽內(nèi)邊緣 下部的臺(tái)階寬度為〇. 2mnTl. 8mm。
【文檔編號(hào)】H01L21/673GK203839356SQ201420233304
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】謝祥彬, 劉兆, 劉恒山, 宋長(zhǎng)偉 申請(qǐng)人:安徽三安光電有限公司