一種外延生長(zhǎng)襯底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)的襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]外延技術(shù)是制備高質(zhì)量的光電和微電子半導(dǎo)體器件的最核心技術(shù)，如使用M0CVD、MBE、HVPE等設(shè)備開發(fā)半導(dǎo)體基的LED、太陽(yáng)能電池、激光器以及各類功率器件等。
[0003]以LED為例，LED外延晶圓大多是通過M0CVD獲得，其過程一般為:將外延襯底放入石墨承載盤的凹槽內(nèi)，將石墨承載盤傳入M0CVD反應(yīng)室內(nèi)加熱到尚溫1000°C左右，反應(yīng)室內(nèi)通入金屬有機(jī)化合物和氨氣等氣體，高溫裂解后在晶圓襯底上重新聚合形成GaN基外延層；尤其是在升降溫過程和N型層生長(zhǎng)的過程中，外延襯底由于受到與外延材料的熱失配和晶格失配的共同作用，容易產(chǎn)生翹曲問題，導(dǎo)致外延片的中心溫度高邊緣溫度偏低，容易形成大量的外延缺陷。
[0004]追求更大的產(chǎn)能和更高的效率以降低LED的單位成本，一直是業(yè)界的重要課題。人們開發(fā)了具有更大尺寸的反應(yīng)腔室，也開發(fā)了比如4英寸、6英寸甚至8英寸的更大尺寸的外延片。對(duì)于更大尺寸的外延片，翹曲問題變得非常明顯;在襯底厚度相似的情況下，由于大面積的外延片更容易受到溫度場(chǎng)不均勻性和外延薄膜的應(yīng)力堆積影響，更大面積的襯底在高溫下生長(zhǎng)外延薄膜的翹曲會(huì)更嚴(yán)重。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決以上現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供一種外延生長(zhǎng)襯底，其用于外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體晶圓，調(diào)制襯底底部與載盤的接觸面積以及接觸點(diǎn)分布，有效改善襯底曲翹問題，使得晶圓表面溫度場(chǎng)分布趨于均勻，減少外延缺陷，從而改善外延生長(zhǎng)材料的質(zhì)量。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種外延生長(zhǎng)襯底，包括襯底本體，其特征在于:所述襯底本體的底部具有凹坑陣列，所述凹坑陣列為不同大小的球狀凹坑。
[0007]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述不同大小的球狀凹坑的曲率為固定，曲率優(yōu)選5m—1?50ΠΓ1。
[0008]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:在球狀凹坑曲率固定的前提下，所述凹坑的口徑從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。
[0009]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述襯底中心的凹坑口徑為10mm，沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1mm。
[0010]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:在球狀凹坑曲率固定的前提下，所述凹坑的深度從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。
[0011]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述襯底中心的凹坑深度為200μπι，沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1 Ομ??。
[0012]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述凹坑陣列的占空比介于65%?85%。
[0013]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述凹坑陣列的占空比為75%。
[0014]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述凹坑陣列的排列方式為規(guī)則排列或隨機(jī)排列，其中規(guī)則排列可以是六方密排或四方排列。
[0015]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選的是:所述襯底的基材為藍(lán)寶石或氮化鎵或碳化硅或硅或氮化鋁或氧化鋅。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，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。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0017]圖1是傳統(tǒng)帶定位邊的外延生長(zhǎng)襯底結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是傳統(tǒng)帶定位邊的襯底結(jié)構(gòu)置于載盤上用于外延生長(zhǎng)時(shí)的翹曲狀態(tài)圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1的外延生長(zhǎng)襯底結(jié)構(gòu)截面示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1的襯底結(jié)構(gòu)置于載盤上用于外延生長(zhǎng)時(shí)的翹曲狀態(tài)圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2的外延生長(zhǎng)襯底結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0022]圖中符號(hào)說明:1:藍(lán)寶石襯底本體;2:載盤;3:凹坑陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0023]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)與功效，將可清楚呈現(xiàn)。
[0024]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)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]參照?qǐng)D3所示，一種藍(lán)寶石外延生長(zhǎng)襯底結(jié)構(gòu)，包括襯底本體1，襯底本體的底部設(shè)有凹坑陣列3。
[0027]具體來說，襯底的基材可以選用藍(lán)寶石或氮化鎵或碳化硅或硅或氮化鋁或氧化鋅，本實(shí)施優(yōu)選藍(lán)寶石。
[0028]本實(shí)施例的凹坑陣列3有若干個(gè)不同大小的球狀凹坑組成，該球狀凹坑的曲率相同，保持固定，曲率優(yōu)選25m—1 ；其中位于襯底中心的凹坑口徑和深度最大，從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。如此設(shè)計(jì)主要是由于襯底中心材料受到的熱膨脹堆積最多，需要較大口徑和較大深度的凹坑來釋放堆積應(yīng)力;而靠近襯底邊緣的位置熱膨脹主要來自于靠近襯底中心方向的熱膨脹應(yīng)力，相對(duì)比中心位置的應(yīng)力較小。優(yōu)選地，襯底中心的凹坑口徑為10mm，沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1mm ；襯底中心的凹坑深度為200μπι，沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1 Ομπι。
[0029]本實(shí)施例的凹坑陣列3采取六方密排的規(guī)則排列方式，凹坑陣列3的占空比(即凹坑陣列在水平面的投影面積占襯底本體投影面積的比例)介于65%?85%。如占空比太小，則改善翹曲的效果較弱;如占空比太大，會(huì)導(dǎo)致波長(zhǎng)良率低、波長(zhǎng)STD大等問題，且襯底底部與石墨載盤的結(jié)合不緊密，容易飛片，因此優(yōu)選占空比為75%。
[0030]參照?qǐng)D4所示，將上述外延生長(zhǎng)襯底結(jié)構(gòu)置于石墨載盤2上用于外延生長(zhǎng)，其中在襯底本體的底部設(shè)置凹坑陣列3，用于調(diào)制襯底底部與石墨載盤2的接觸面積大小和分布。
[0031]實(shí)施例2
[0032]參照?qǐng)D5所示，與實(shí)施例1區(qū)別的是，本實(shí)施例的凹坑陣列3采取隨機(jī)排列方式，內(nèi)圈的凹坑口徑較大，外圈的凹坑口徑較小，即從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。
[0033]本實(shí)用新型通過在常規(guī)的外延生長(zhǎng)襯底底部設(shè)置不同大小(不同寬度或/和深度)的球狀凹坑陣列，藉由調(diào)制襯底底部與載盤的接觸面積以及接觸面積占比，可改善襯底曲翹問題，使得外延晶圓表面溫度場(chǎng)分布趨于均勻，減少外延缺陷，從而改善外延生長(zhǎng)材料的質(zhì)量。需要指出的是，該結(jié)構(gòu)尤適用于大尺寸襯底(4英寸及以上)的外延生長(zhǎng)，對(duì)于改善曲翹問題更為有效。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外延生長(zhǎng)襯底，包括襯底本體，其特征在于:所述襯底本體的底部具有凹坑陣列，所述凹坑陣列為不同大小的球狀凹坑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述不同大小的球狀凹坑的曲率為固定。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:在球狀凹坑曲率固定的前提下，所述凹坑的口徑從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述襯底中心的凹坑口徑為1 Omm，沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1_。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:在球狀凹坑曲率固定的前提下，所述凹坑的深度從襯底中心沿指向襯底邊緣的方向逐漸變小。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述襯底中心的凹坑深度為200μπ?,沿指向襯底邊緣的方向依次遞減1 Ομ??。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述凹坑陣列的占空比介于65%?85%。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述凹坑陣列的占空比介于75%。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述凹坑陣列的排列方式為規(guī)則排列或者隨機(jī)排列。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外延生長(zhǎng)襯底，其特征在于:所述襯底的基材為藍(lán)寶石或氮化鎵或碳化硅或硅或氮化鋁或氧化鋅。
【專利摘要】本實(shí)用新型旨在提供一種外延生長(zhǎng)襯底，包括襯底本體，其特征在于：所述襯底本體的底部具有凹坑陣列，所述凹坑陣列為不同大小的球狀凹坑，其用于外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體晶圓，藉由調(diào)制襯底底部與載盤的接觸面積以及接觸點(diǎn)分布，可以有效改善襯底曲翹問題，使得晶圓表面溫度場(chǎng)分布趨于均勻，減少外延缺陷，從而改善外延生長(zhǎng)材料的質(zhì)量。
【IPC分類】H01L33/20, H01L33/02
【公開號(hào)】CN205104512
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520889858
【發(fā)明人】杜成孝, 張潔, 丁煜明, 徐宸科
【申請(qǐng)人】廈門市三安光電科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日