[發明專利]一種使晶片蝕刻均勻的方法及刻蝕爐機臺

有效

• 申請號: 202010742195.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111785666B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 王興林;李彬彬;霍曜;李瑞評;蘇賢達;梅曉陽;吳福仁;王振;鄭皓允
• 申請（專利權）人: 福建晶安光電有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 王立紅

本申請提供一種使晶片蝕刻均勻的方法及刻蝕爐機臺，涉及半導體襯底技術領域。所述使晶片蝕刻均勻的方法包括：使晶片與用于承載晶片的第一載具的接觸為線接觸或類線接觸；且第一載具與晶片的接觸位置至少為三個；將第一載具由第二載具支撐，第二載具對晶片的蝕刻區域進行避讓；使反應氣體以與晶片蝕刻表面平行的方向向晶片移動并擴散至晶片蝕刻表面。本申請中的使晶片蝕刻均勻的方法通過改變反應氣體的流動方向使每個晶片接觸到的反應氣體的時間和接觸面積基本一致，以及通過改變晶片載具的結構，使晶片蝕刻表面接觸反應氣體的機會均同，從而使蝕刻更加均勻，縮短晶片的蝕刻時間，避免襯底局部過蝕刻的問題，進而提高襯底的品質。

技術領域

本申請涉及半導體襯底技術領域，具體而言，涉及一種使晶片蝕刻均勻的方法及刻蝕爐機臺。

背景技術

一種實現氮化鎵襯底的技術是通過氣相沉積方法(例如氫化物氣相外延，即HVPE)在藍寶石(A1₂0₃)或碳化硅(SiC)襯底上生長較厚的氮化鎵(GaN)外延層。GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石和碳化硅襯底上，該類襯底的需求量極大。目前，外延的不良品以襯底出貨量2％占比的速度增長，再加上常年累計的不良襯底持續堆積，數量龐大的外延不良品未得到有效處理。

去掉外延層后的藍寶石或碳化硅襯底仍可重復利用，目前，處理GaN(氮化鎵)層的方式基于刻蝕爐(MOCVD)機臺，圖1示出了現有刻蝕爐機臺的主視圖。圖2為圖1中晶片放置石英舟及石英漿后的側視圖。參見圖1和圖2，刻蝕爐機臺設置爐管1、爐管1通過其外部設置的爐絲加熱，爐管1內設置石英漿2，石英漿2的臂上設置用以承接晶片5的石英舟3，通過擋板4上設置的通孔6向爐管1內沿與爐管1中心線平行的方向充入氯氣Cl₂/氮氣N₂氣體。Cl₂/N₂氣體被加熱后產生化學活性極強的分子團，分子團擴散至外延片表面，高能量Cl₂分子與氮化鎵發生化學反應生成氯鹽，生成物以及殘余Cl₂氣體通過尾氣排放裝置進行處理，其蝕刻理論原理如圖3所示。

如圖1、2所示，Cl₂經過擋板后均勻的分布在爐管1內，但由于石英漿2的臂延伸部分為實心長方體形，導致石英漿2與石英舟3接觸部分氣體流量變少，降低了該部分區域的蝕刻速率，且經過大量的實驗驗證發現，片源確實存在靠近石英漿2部分未蝕刻干凈的問題。為了去除該部分GaN層，需要使用更長的時間來進行蝕刻，但長時間的蝕刻會對襯底的頂部造成過蝕刻的現象，如圖4所示。

由此可知，目前的刻蝕爐機臺存在蝕刻不均勻、蝕刻時間長、易導致局部過蝕刻的問題，進而影響襯底品質。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種晶片蝕刻均勻的方法，其能夠使蝕刻均勻、縮短蝕刻時間、減少局部過蝕刻現象的發生，進而提高襯底品質。

本申請實施例的另一目的在于提供一種使用上述方法的刻蝕爐機臺。

第一方面，本申請實施例提供一種使晶片蝕刻均勻的方法，包括：

使晶片與用于承載所述晶片的第一載具的接觸為線接觸或類線接觸；且所述第一載具與所述晶片的接觸位置至少為三個；

將所述第一載具由第二載具支撐，所述第二載具對所述晶片的蝕刻區域進行避讓；

使反應氣體以與晶片蝕刻表面平行的方向向所述晶片移動并擴散至所述晶片蝕刻表面。

在一種實施方案中，對所述晶片位于第一載具和第二載具構成的公共承載空間內的部分，加大所述反應氣體的進氣量。

在一種實施方案中，所述晶片與所述第一載具的接觸位置為三個，三個接觸位置的中心連線為等腰三角形。

第二方面，本申請實施例提供一種刻蝕爐機臺，包括：

爐管，其可被加熱；