[發明專利]半導體外延生長襯底

無效

• 申請號: 201210159669.6
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102856451A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 彭暉
• 申請（專利權）人: 張濤;彭暉
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/20;H01L33/00;C30B19/12;C30B23/00;C30B25/18
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技術領域

本發明涉及一種半導體外延生長的生長襯底。

背景技術

為了降低生產成本，使得LED進入通用照明領域，LED行業正在經歷采用大尺寸的生長襯底的發展過程。生長襯底的尺寸越大，均勻性問題越重要，只有解決了大尺寸生長襯底的外延生長的均勻性問題，采用大尺寸生長襯底以便降低成本的優勢才能充分表現出來。

在外延生長時，生長襯底的第二主表面接觸加熱的石墨盤，溫度較高；生長襯底的第一主表面散熱，并接觸氣體，溫度較低，兩個主表面之間的溫度差使得生長襯底翹曲。另外，外延層與生長襯底的熱漲系數不同，每個生長襯底的內部應力、厚度及厚度均勻性等各不相同，因此，每片生長襯底在外延生長過程中，會發生翹曲，而且，翹曲的形狀和程度各不相同，這就使得每片生長襯底的溫度場的分布不同，導致外延片上的每個芯片的性能不同。只是單純改進設備，很難完全解決同一外延片上的芯片的性能的均勻性問題。

因此，需要改進生長襯底。在這個方向，已經有一些努力。

為了局部化和最小化晶格常數和熱漲系數的失配的效應，中國專利申請2005100089317提出一種生長襯底，即，首先在生長襯底上通過刻蝕形成阱，沒有刻蝕到的地方形成阱壁，然后進行外延生長，外延層同時生長在阱和阱壁的頂部，形成一個整體外延層。其缺點是：形成阱和阱壁的工藝對生長襯底造成的污染和損傷，影響后續的外延生長的外延層的性能；不能減小生長襯底的兩個主表面之間的溫度差造成的生長襯底翹曲。

為了在硅襯底上制造無裂紋的外延層，中國專利200610072230.4提出一種在生長襯底上形成溝槽和臺面的方法，首先在生長襯底上形成溝槽和臺面圖形，然后進行外延生長，每個臺面上形成一個芯片，形成在臺面上的外延層和形成在溝槽底部的外延層不連接。其缺點是：形成溝槽和臺面的工藝對生長襯底造成的污染和損傷，影響后續的外延生長的外延層的性能；溝槽的深度大于外延層的厚度，增加刻蝕的成本；不能減小生長襯底的兩個主表面之間的溫度差造成的生長襯底翹曲；每個臺面上生長一個芯片，溝槽的面積占整個生長襯底的面積的比例大，降低了產品率，而且，由于外延生長的邊緣效應，生長在臺面上的外延層的性能降低。

因此，需要一種新的劃分成子區域的生長襯底，即具有劃分成子區域的生長襯底的優點，又具有生長襯底沒有被污染和損傷以及減小生長襯底的翹曲等優點，使得劃分成子區域的生長襯底成為可以量產的產品。

發明內容

本發明的目的是提供一種劃分成子區域的生長襯底，以減少生長襯底翹曲，改進生長襯底內部的溫度場分布不均勻性的現象，從而使同一個外延片上的芯片的性能均勻，并且改善芯片的性能，因此，使得這一種劃分成子區域的生長襯底可以應用于大批量、低成本的生產。

本發明提供一種新的劃分成子區域的生長襯底，即，通過刻蝕在生長襯底的第一主表面(頂面)上形成溝槽，并且在溝槽的底面上形成氧化物覆蓋層或氮化物覆蓋層，溝槽把生長襯底分成至少兩個個子區域，最后進行生長襯底制造工藝的拋光工藝過程。生長襯底的第二主表面(底面)在外延生長時接觸石墨盤。

這樣制造的生長襯底的原理和優勢在于，

(1)最后進行的拋光工藝過程消除了在生長襯底上形成溝槽和形成氧化物覆蓋層或氮化物覆蓋層時造成的對子區域的表面的污染和對子區域的表面的晶體的損傷，因此，后續生長的外延層的性能得到保證和提高，因而可以量產。

(2)氧化物覆蓋層或氮化物覆蓋層的導熱系數遠小于生長襯底(包括氮化鎵生長襯底、藍寶石生長襯底、硅生長襯底、石墨生長襯底、氧化鋁陶瓷生長襯底、氮化鋁陶瓷生長襯底、氧化鋅生長襯底)的導熱系數，使得溝槽的底面與生長襯底的底面的溫度差小于子區域的頂面和子區域的底面的溫度差，每個子區域的頂面和底面之間的溫度差造成的翹曲力量與相鄰的子區域的頂面和底面之間的溫度差造成的翹曲力量將至少部分抵消。

(3)與整個生長襯底相比較，每個子區域的尺寸比較小，因此，由于每個子區域的頂面和底面之間的溫度差造成的每個子區域的翹曲程度較小。

(4)每個子區域上的外延層對其下面的生長襯底的拉伸或擠壓作用與相鄰的子區域上的外延層對其下面的生長襯底的拉伸或擠壓作用相互抵消。

(5)與整個生長襯底相比較，每個子區域的尺寸比較小，因此，由于每個子區域的外延層與生長襯底的熱漲系數的失配造成的每個子區域的翹曲程度較小。