[發(fā)明專利]通過晶片承載器溫度偏置來改變晶片表面溫度的系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710084013.1
• 申請日: 2007-02-09
• 公開（公告）號: CN101054718A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·谷拉瑞;E·A·阿穆爾;R·霍夫曼;J·克魯爾
• 申請（專利權(quán)）人: 維高儀器股份有限公司
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12;C30B25/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 胡曉萍

背景技術(shù)

均勻的加熱對于包括應(yīng)用到諸如基于Si或GaN的晶片之類的薄襯底的化學(xué)汽相沉積工藝的很多工業(yè)應(yīng)用是重要的。在一些化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中，通常將一個或多個晶片襯底放置在包含具有一個或多個晶片間隔室或晶片凹室的晶片承載器的反應(yīng)器中。然后將晶片承載器和晶片襯底在反應(yīng)器中加熱，并經(jīng)受在襯底表面附近反應(yīng)的諸氣體。這種反應(yīng)導(dǎo)致薄的外延材料層在晶片襯底的表面上生長，在其上形成理想的晶體結(jié)構(gòu)。所得的經(jīng)加工處理的晶片可用于諸如集成電路和發(fā)光二級管之類的成品的生產(chǎn)。

在所處理的晶片上生長的各層中成分均勻性對有效的晶片生長是重要的。例如，一些現(xiàn)有的襯底加工處理系統(tǒng)在晶片襯底和晶片承載器之間的邊緣接觸面處具有邊緣效應(yīng)。通常可在晶片承載器中晶片襯底的邊緣相對于晶片襯底的其余部分的不均勻加熱后觀察到邊緣效應(yīng)。不利的是，邊緣效應(yīng)不僅導(dǎo)致晶片上的外延生長層的不均勻的沉積，還導(dǎo)致進入部分晶片的雜質(zhì)的遷移，甚至，在某些情況下，晶片彎曲成“炸土豆片”的形狀。這可導(dǎo)致降低的晶片成品率、降低的晶片質(zhì)量以及所處理的晶片中缺陷和裂紋的增加。

這對于采用諸如In、As、P、Mg、Te、Se、S和Zn等更易揮發(fā)的成分的沉積工藝尤其真確。這些更易揮發(fā)成分在用于在襯底晶片上生長外延層的溫度下具有相當(dāng)大的蒸氣壓，并且在晶片襯底的區(qū)域上稍微不同的溫度處具有稍微不同的氣相平衡。因此，由于晶片襯底的不均勻的加熱，可發(fā)生從晶片的一個區(qū)域到另一個區(qū)域的質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。具體地，當(dāng)氣流從晶片上較熱的區(qū)域移動到稍微較涼的區(qū)域時，較熱的區(qū)域中的氣相，與平衡相比，會變濃，并導(dǎo)致質(zhì)量從晶片的一個區(qū)域轉(zhuǎn)移到另一個區(qū)域，從而導(dǎo)致某些區(qū)域中(但不是在其它的區(qū)域中)布置于晶片表面上的固相中的易揮發(fā)種類的成分不對稱的增加。這種質(zhì)量從較熱區(qū)域向較涼區(qū)域轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致成分的不均勻性，尤其是對于含有In的襯底材料。

發(fā)明內(nèi)容

所需要的是一種用于均勻地加熱晶片襯底的系統(tǒng)和方法，它允許熱均勻地傳導(dǎo)到晶片承載器上晶片的所有的部分而減小質(zhì)量轉(zhuǎn)移邊緣效應(yīng)。

在一方面，提供了一種晶片承載器，包括：晶片承載器結(jié)構(gòu)；由晶片承載器結(jié)構(gòu)的第一材料形成的第一表面，第一表面包括多個嵌入的晶片間隔室；與晶片承載器結(jié)構(gòu)上的第一表面相對設(shè)置的第二表面，第二表面包括與第一材料接合的第二材料，第二材料不同于第一材料；以及，第二材料基本覆蓋除與第一表面上的多個嵌入晶片間隔室基本相對的第二表面的區(qū)域外的全部的第二表面。

在一方面，提供了一種晶片承載器，包括：晶片承載器結(jié)構(gòu)，在其中具有晶片間隔室的第一圖案的第一表面，第一表面由晶片承載器結(jié)構(gòu)的第一材料形成；以及，與晶片承載器結(jié)構(gòu)上的第一表面相對設(shè)置的第二表面，第二表面具有設(shè)置于其中的第二材料的第二圖案，其中，第二材料的第二圖案基本是晶片間隔室的第一圖案的凹凸反相。

在另一方面，公開了一種化學(xué)汽相沉積反應(yīng)器，包括：反應(yīng)器室，反應(yīng)器室包括一組限定室的內(nèi)部和外部的室壁、頂部和底部；設(shè)置在反應(yīng)器室內(nèi)用于從至少一個外部氣體源向反應(yīng)器室提供氣體的氣體蓋；設(shè)置在反應(yīng)器室內(nèi)的加熱元件；設(shè)置在基座上的晶片承載器，包括具有其中晶片間隔室的第一圖案的第一表面，第一表面由第一材料形成，第二表面與第一表面相對設(shè)置，第二表面具有設(shè)置于其中的嵌入的第二材料的第二圖案，其中嵌入的第二材料的第二圖案基本是晶片間隔室的第一圖案的凹凸反相；以及，支座，其上加熱元件、基座和晶片承載器設(shè)置在室的內(nèi)部。

在另一方面，提供了一種加熱晶片以在其上沉積外延層的的方法，包括一種在整個晶片承載器上均勻地分配熱的方法，該方法包括：將多個晶片放置在設(shè)置在晶片承載器頂部的晶片間隔室的第一圖案中；將晶片承載器設(shè)置在基座上以向晶片承載器輻射熱，使得晶片承載器的底面與基座相通，其中，基座的底部包括在基本與第一圖案相反的第二圖案中嵌入的輻射材料；以及，經(jīng)由加熱元件加熱基座，使得基座將熱傳送到晶片承載器的底面上。

在一方面，公開了一種晶片承載器，包括一種限定相對方向的第一和第二表面的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括晶片接收區(qū)和中間區(qū)，該結(jié)構(gòu)適于在晶片接收區(qū)的第一表面上接收晶片，中間區(qū)在第一和第二表面之間的熱導(dǎo)率比晶片接收區(qū)的第一和第二表面之間的熱導(dǎo)率低，其中，該結(jié)構(gòu)在中間區(qū)中至少包括兩個單元，在它們之間限定了一個熱界面。

附圖說明

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)汽相沉積反應(yīng)器的橫截面示意圖。

圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的多襯底晶片承載器的示意性橫截面圖。

圖3A示出本發(fā)明的多晶片承載器的一個實施例的示意性橫截面圖。

圖3B示出被分為沒有晶片間隔室的區(qū)域和具有晶片間隔室的區(qū)域的、圖3A的多晶片承載器的單一主體的一個實施例。