用于led外延晶圓制程的石墨承載盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于LED外延晶圓制程的石墨承載盤，包括若干個設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外延晶圓襯底，其特征在于：所述承載盤的中心區(qū)域上設(shè)置有凸部結(jié)構(gòu)，能夠減小外延生長過程中的承載盤中心區(qū)域的渦流面積，改善內(nèi)圈的外延晶圓朝向承載盤軸中心的局部區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的亮度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。
【專利說明】用于LED外延晶圓制程的石墨承載盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LED外延晶圓制程中使用的石墨承載盤。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(英文為Light Emitting D1de,簡稱LED)是一種固態(tài)半導(dǎo)體二極管發(fā)光器件，被廣泛用于指示燈、顯示屏等照明領(lǐng)域。
[0003]目前，LED外延晶圓(或稱外延片)一般是通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(英文為 Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n,簡稱 M0CVD)獲得，其制程一般為:將外延晶圓襯底(如藍(lán)寶石襯底)放入石墨承載盤(英文為Wafer carrier)的凹槽上,連同石墨承載盤一起被傳入MOCVD反應(yīng)室內(nèi)，襯底連同石墨承載盤被一起加熱到高溫1000°C左右，反應(yīng)室內(nèi)通入有機(jī)金屬化合物和II1-V族氣體，高溫裂解后在晶圓襯底上重新聚合形成LED外延層。
[0004]如圖1所示的傳統(tǒng)的LED外延制程用石墨承載盤俯視圖，其上分布為若干個設(shè)置在石墨承載盤上方的內(nèi)圈晶圓凹槽100和外圈晶圓凹槽101，用于置放外延晶圓襯底。采用傳統(tǒng)的MOCVD反應(yīng)室生長LED外延片，如圖2所示，由于從頂蓋往下噴的高速旋轉(zhuǎn)氣流在石墨承載盤的中心位置會產(chǎn)生一定的熱浮力對流，形成局部區(qū)域的渦流102，引起內(nèi)圈的外延片(以襯底平邊朝向承載盤中心為例)在靠平邊約(T20mm區(qū)域的微小Pits的位錯密度變多、XRD (002)面和XRD (102)面的半高寬較外延片中心區(qū)域偏大，引起該局部區(qū)域的非輻射復(fù)合發(fā)光變大，發(fā)光強(qiáng)度偏低(下降約40飛0%)，導(dǎo)致內(nèi)圈的外延片產(chǎn)生亮度不均勻的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決以上現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種LED外延晶圓制程的石墨承載盤，其用于外延生長的LED晶圓，改善外延生長過程中的氣場均勻性，提高內(nèi)圈與外圈之間的外延片的亮度均勻性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:用于LED外延晶圓制程的石墨承載盤，包括若干個設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外延晶圓襯底，其特征在于:所述承載盤的中心區(qū)域上設(shè)置有凸部結(jié)構(gòu)，其中心高邊緣低，作為導(dǎo)流層，用于改善中心位置的渦流。
[0007]根據(jù)不同工藝參數(shù)的需要，可設(shè)置不同數(shù)量及不同尺寸的晶圓凹槽，晶圓凹槽的內(nèi)外圈數(shù)量不局限為2圈,可為3圈或3圈以上。
[0008]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)沿承載盤中心呈軸對稱。
[0009]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)的形狀為半球狀或曲面狀或三角錐狀。
[0010]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)與所述承載盤在制作過程中為一體成型。
[0011]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)通過鍵合或粘合形成于所述承載盤的中心區(qū)域上。
[0012]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)的材料為石墨或碳化硅或鈦金屬或鎢金屬或前述任意組合。
[0013]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是:所述凸部結(jié)構(gòu)的寬度為l(T60mm，高度為10?50mmo
[0014]本發(fā)明公開的石墨承載盤，通過在承載盤的中心區(qū)域上設(shè)置有凸部結(jié)構(gòu)，能夠減小外延生長過程中的承載盤中心區(qū)域的渦流面積，改善內(nèi)圈的外延晶圓朝向承載盤軸中心的局部區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的亮度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。
[0015]用于LED外延晶圓制程中的石墨承載盤，適用于LED外延制程的MOCVD方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。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)的LED外延用石墨承載盤俯視圖。
[0018]圖2是傳統(tǒng)的LED外延用石墨承載盤剖視圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的LED外延用石墨承載盤俯視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的LED外延用石墨承載盤剖視圖。
[0021]圖5是傳統(tǒng)的石墨承載盤外延生長的內(nèi)圈晶圓XRD (002)的半高寬Mapping圖。
[0022]圖6是傳統(tǒng)的石墨承載盤外延生長的內(nèi)圈晶圓XRD (102)的半高寬Mapping圖。
[0023]圖7是實(shí)施例1的石墨承載盤外延生長的內(nèi)圈晶圓XRD (002)的半高寬Mapping圖。
[0024]圖8是實(shí)施例1的石墨承載盤外延生長的內(nèi)圈晶圓XRD (102)的半高寬Mapping圖。
[0025]圖9是采用實(shí)施例1與常規(guī)的石墨承載盤外延生長藍(lán)光LED晶圓的發(fā)光強(qiáng)度對比圖。
[0026]圖10是本發(fā)明實(shí)施例2的LED外延用石墨承載盤剖視圖。
[0027]圖11是本發(fā)明實(shí)施例3的LED外延用石墨承載盤剖視圖。
[0028]圖中符號說明
100:內(nèi)圈晶圓凹槽；101:外圈晶圓凹槽；102:潤流；103:半球狀凸部結(jié)構(gòu)；104:曲面狀凸部結(jié)構(gòu)；105:三角錐狀凸部結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，有關(guān)本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，特點(diǎn)與功效，將可清楚呈現(xiàn)。
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步的說明。
[0031]實(shí)施例1 參照圖3?圖4所示，一種LED外延晶圓制程的石墨承載盤，包括:14個設(shè)置在承載盤上方的4寸晶圓凹槽，內(nèi)圈分布有4個晶圓凹槽100，外圈分布有10個晶圓凹槽101，用于置放外延晶圓襯底(圖中未示出)，其中在所述承載盤的中心設(shè)置有凸部結(jié)構(gòu)103，其中心高邊緣低，作為導(dǎo)流層，用于改善中心位置的渦流102。
[0032]為便于充分均勻地改善中心位置的渦流102，優(yōu)選凸部結(jié)構(gòu)為沿承載盤中心呈軸對稱，在本實(shí)施例優(yōu)選凸部結(jié)構(gòu)的形狀為半球狀。
[0033]凸部結(jié)構(gòu)的材料可選石墨或碳化硅或鈦金屬或鎢金屬或前述任意組合，在本實(shí)施例優(yōu)選凸部結(jié)構(gòu)的材料為石墨，即與石墨承載盤材料保持一致，便于在制作過程中與晶圓凹槽一體成型，其加工參數(shù)寬度為l(T60mm，高度為l(T50mm，在本實(shí)施例優(yōu)選凸部結(jié)構(gòu)的寬度為40mm，高度(球徑)為20mm。
[0034]由于常規(guī)的石墨承載盤置于MOCVD反應(yīng)腔體中，頂蓋往下噴的高速旋轉(zhuǎn)氣流會在石墨承載盤的中心位置會產(chǎn)生一定的熱浮力對流，形成局部區(qū)域的渦流，引起內(nèi)圈的外延片(以襯底平邊朝向承載盤中心為例)在靠平邊約(T20mm區(qū)域的微小Pits的位錯密度變多、XRD (002)面和XRD (102)面的半高寬較外延片中心區(qū)域偏大(如圖5和6所示)。本實(shí)施例采用在承載盤的中心設(shè)置半球狀凸部結(jié)構(gòu)103，可改變中心設(shè)置的氣體流速和方向，降低熱浮力對流即渦流102的產(chǎn)生機(jī)率和面積，改善內(nèi)圈的外延晶圓朝向承載盤軸中心的局部區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的亮度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。如圖7和8所示,本實(shí)施例的石墨承載盤可以有效地緩解中心區(qū)域的熱浮力對流產(chǎn)生的渦流的強(qiáng)度和面積，采用該石墨承載盤所生長的內(nèi)圈晶圓在靠平邊約(T20mm區(qū)域的XRD (002)面和XRD (102)面的半高寬較圖5和6相比，得到明顯改善。
[0035]上述實(shí)施例提出的石墨承載盤，適用于LED外延制程的MOCVD方法。如圖9所示，經(jīng)測定，藉由本發(fā)明的石墨承載盤，在外延生長過程中，在承載盤的中心設(shè)置半球狀凸部結(jié)構(gòu)，通過改善外延生長過程的氣場均勻性，能夠有效解決內(nèi)圈外延片的局部區(qū)域(朝向軸中心)的亮度偏低的問題，改善內(nèi)圈晶圓的發(fā)光強(qiáng)度(亮度)均勻性，從而提高內(nèi)圈與外圈之間的外延片的亮度均勻性。
[0036]實(shí)施例2
參照圖10所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例的凸起結(jié)構(gòu)為曲面狀，且凸起結(jié)構(gòu)材料選用碳化硅，其通過鍵合形成于所述承載盤的中心區(qū)域上，從而改變中心設(shè)置的氣體流速和方向，降低熱浮力對流即渦流的產(chǎn)生機(jī)率和面積，改善內(nèi)圈的外延晶圓朝向承載盤軸中心的局部區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的發(fā)光強(qiáng)度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。
[0037]實(shí)施例3
參照圖11所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例的凸起結(jié)構(gòu)為三角錐狀，作為導(dǎo)流層，從而改變中心設(shè)置的氣體流速和方向，降低熱浮力對流即渦流的產(chǎn)生機(jī)率和面積，改善內(nèi)圈的外延晶圓朝向承載盤軸中心的局部區(qū)域發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的發(fā)光強(qiáng)度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。
[0038]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的范圍不限于該實(shí)施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于LED外延晶圓制程的石墨承載盤，包括若干個設(shè)置在承載盤上方的晶圓凹槽，用于置放外延晶圓襯底，其特征在于:所述承載盤的中心區(qū)域上設(shè)置有凸部結(jié)構(gòu)，其中心高邊緣低，作為導(dǎo)流層，用于改善中心位置的渦流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)沿承載盤中心呈軸對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)的形狀為半球狀或曲面狀或三角錐狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)與所述承載盤在制作過程中為一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)通過鍵合或粘合形成于所述承載盤的中心區(qū)域上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)的材料為石墨或碳化硅或鈦金屬或鎢金屬或前述任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)的寬度為10?60mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述凸部結(jié)構(gòu)的高度為10?50_。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED外延制程的石墨承載盤，其特征在于:所述晶圓凹槽的內(nèi)外圈數(shù)量為2圈或2圈以上。
10.一種LED外延制程的MOCVD方法，其特征在于:使用權(quán)利要求Γ9所述的任一項(xiàng)石墨承載盤，以減小外延生長過程中的承載盤中心區(qū)域的渦流面積，改善中心區(qū)域外延晶圓發(fā)光強(qiáng)度偏低的問題，從而改善內(nèi)圈的亮度均勻性，提升內(nèi)外圈外延片的亮度整體均勻性。
【文檔編號】H01L21/673GK104409402SQ201410838373
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】鄭錦堅(jiān), 尋飛林, 鄧和清, 李志明, 杜偉華, 伍明躍, 周啟倫, 林峰, 李水清, 康俊勇 申請人:廈門市三安光電科技有限公司