[發(fā)明專利]具有增強(qiáng)的熱均勻性特征的改良晶圓載體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480043562.2
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN105453223B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃里克·阿莫;桑迪普·克利希南;亞歷克斯·張;博揚(yáng)·米特洛維奇;亞歷山大·古雷利
• 申請（專利權(quán)）人: 維易科儀器有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/324
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒

一種晶圓載體組件，用在通過化學(xué)氣相沉積(CVD)在一個或多個晶圓上生長外延層的系統(tǒng)中，晶圓載體組件包括關(guān)于中心軸線對稱形成的晶圓載體主體，其包括垂直于所述中心軸線、大體為平面的頂面，和平行于頂面、為平面的底面。至少一個晶圓保持袋從頂面凹陷在晶圓載體主體中。至少一個晶圓保持袋中的每一個包括底表面和周緣壁表面，周緣壁表面圍繞底表面并界定那個晶圓保持袋的周緣。至少一個熱控制特征包括在晶圓載體主體中形成的內(nèi)部空腔或孔隙，其由晶圓載體主體的內(nèi)表面界定。

在先申請

本申請要求于2013年6月5日提交的美國臨時申請第61/831,496號的相關(guān)權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并在此。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及晶圓處理設(shè)備，用在這種處理設(shè)備中的晶圓載體，以及晶圓處理方法。

許多半導(dǎo)體器件通過在襯底上外延生長半導(dǎo)體材料而形成。襯底通常是圓盤形式的晶體材料，通常稱為“晶圓”。例如，由諸如III-V族半導(dǎo)體的復(fù)合半導(dǎo)體制成的器件通常通過使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)生長連續(xù)的復(fù)合半導(dǎo)體層而形成。在這個過程中，晶圓暴露于通常包括金屬有機(jī)化合物和V族元素源的氣體組合，該氣體組合在晶圓保持在升高溫度的同時流過晶圓表面。III-V族半導(dǎo)體的一個示例是氮化鎵，其可通過有機(jī)鎵化合物與氨在具有合適晶格間距的襯底(例如，藍(lán)寶石晶圓)上反應(yīng)而形成。通常，在氮化鎵和有關(guān)化合物的沉積過程中，晶圓保持在500-1200℃等級的溫度。

復(fù)合器件可通過在略微不同的反應(yīng)條件下(例如，添加其他第III或V族元素以改變半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)及能帶隙)在晶圓表面上連續(xù)沉積許多層而制成。例如，在基于氮化鎵的半導(dǎo)體中，可使用不同比例的銦、鋁或兩者來改變半導(dǎo)體的能帶隙。而且，可添加p型或n型摻雜物來控制各層的傳導(dǎo)性。在所有的半導(dǎo)體層都形成之后，并且通常在施加適當(dāng)?shù)碾娪|點(diǎn)之后，晶圓被切成單獨(dú)的器件。諸如發(fā)光二極管(LED)，激光器和其他電子和光電器件的器件可以以這種方法制造。

在通常的化學(xué)氣相沉積過程中，許多晶圓被保持在通常稱作晶圓載體的器件上，所以各晶圓的頂面暴露于晶圓載體的頂面。然后晶圓載體被放置到反應(yīng)室中，并在氣體混合物流過晶圓載體表面的同時保持處于期望的溫度。在處理過程中保持載體上各個晶圓頂面上的所有點(diǎn)都處于一致情況是非常重要的。反應(yīng)氣體組分及晶圓表面溫度的微小變化導(dǎo)致產(chǎn)生的半導(dǎo)體器件性能不期望的變化。例如，當(dāng)沉積鎵和銦的氮化物層時，晶圓表面溫度的變化會導(dǎo)致沉積層的組分和能帶隙變化。因?yàn)殂熅哂邢鄬^高的蒸汽壓力，因此在晶圓表面溫度較高的那些區(qū)域沉積層會具有較低比例的銦和較高的能帶隙。當(dāng)沉積層是LED結(jié)構(gòu)的活躍光發(fā)射層時，由晶圓構(gòu)成的LED的發(fā)射波長也會變化。這樣，迄今為止本領(lǐng)域中相當(dāng)大的努力一直致力于保持一致的條件。

一種業(yè)界廣泛使用的CVD設(shè)備使用具有許多晶圓保持區(qū)并以大圓盤形式的晶圓載體，各晶圓保持區(qū)適合于保持一個晶圓。晶圓載體在反應(yīng)室內(nèi)支撐于轉(zhuǎn)軸(spindle)上，所以晶圓載體的頂面(具有露出的晶圓表面)向上面向氣體分配元件。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，氣體向下引導(dǎo)到晶圓載體的頂面上并朝著晶圓載體的周緣流過頂面。使用過的氣體通過設(shè)置在晶圓載體下面的端口排出反應(yīng)室。晶圓載體通過加熱元件(通常是設(shè)置在晶圓載體的底面下面的電阻加熱元件)保持在期望的升高溫度。這些加熱元件保持在高于晶圓表面期望溫度的溫度，而氣體分配元件和室壁通常保持在遠(yuǎn)低于期望的反應(yīng)溫度的溫度，以防止氣體過早反應(yīng)。因此，熱從阻性加熱元件傳遞至晶圓載體的底面，并向上流過晶圓載體至單個晶圓。熱從晶圓和晶圓載體傳遞至氣體分配元件和室壁。

盡管迄今為止本領(lǐng)域中相當(dāng)大的努力一直致力于設(shè)計(jì)這種系統(tǒng)的優(yōu)化，但仍然期望進(jìn)一步改進(jìn)。特別地，期望提供各晶圓表面上更均勻的溫度，以及整個晶圓載體上更均勻的溫度。

發(fā)明內(nèi)容