耐用型晶圆承载盘制造技术

本实用新型专利技术公开了一种耐用型晶圆承载盘。其技术手段为一种耐用型晶圆承载盘，其能容纳至少一晶圆体，其包括有盘本体及阻隔层，盘本体由多晶硅材料所构成，盘本体表面凹设有至少一个能对应容纳晶圆体用的圆形凹槽；阻隔层由通过热氮化法反应生长的氮化硅材料所构成，阻隔层包覆在盘本体表面上，能阻挡MOCVD制程气体及/或沉积金属原子，往盘本体内部扩散而与盘本体中的硅作用，同时还能阻挡盘本体中的硅往外部扩散，而与MOCVD制程气体及/或沉积金属原子作用。

【技术实现步骤摘要】
耐用型晶圆承载盘
本技术涉及一种应用于有机金属化学气相沉积(MetalOrganicChemicalVaporDeposition,简称MOCVD)磊晶炉的晶圆承载盘(susceptor,wafercarrierorsubstrateholder)，尤指一种耐用型晶圆承载盘。
技术介绍
近年来氮化镓(GaN)系列化合物半导体材料，已经被成功应用于发光二极管(LightEmittingDiode,简称LED)照明，并将成为新一代5G移动通讯系统中，不可或缺的高频与大功率微波电子组件，未来氮化镓(GaN)电子组件若能大量应用于电力转换设备上，还可在每个变电环节，减少电能耗损，堪称最具发展潜力的第三代半导体材料，而目前商品化的氮化镓(GaN)系半导体光电组件，大多都是以MOCVD磊晶技术制作。LED芯片的良率，是由其发光波长的均匀性所决定，MOCVD磊晶炉为了精确调控LED磊晶圆发光波长的均匀性，其晶圆承载盘需配合加热器，提供一优化晶圆均匀性温度，以沉积高质量的磊晶层，故晶圆承载盘为MOCVD磊晶炉中，非常重要的一个组件，同时也是LED磊晶厂的主要耗材之一。如图1和图2所示，传统晶圆承载盘A不管是单片式又或者是多片式的形式，其两者的承载盘本体10，通常会采用石墨材料来制作，并设置对应数量的口袋(Pocket)30，以承载晶圆40，而整体的表面上，会再利用CVD法，镀一层厚度约70至120μm的碳化硅(SiC)镀层20，请参阅图3。虽然CVD法所镀出来的碳化硅镀层20，其材料强度很高，但是厚度也仅仅只有70至120μm，而承载盘本体10由石墨底材101所制成，其强度却很低，这样的组合材料，耐撞击的能力不好；承载盘在使用过程中，会经常性地遭受到外力撞击，可能来自于搬运过程中，上下料或人为意外碰撞，但最主要的撞击因素，还是来自于晶圆40的碰撞，况且当前LED磊晶的晶圆40，为蓝宝石晶圆(SapphireAl2O3Wafer)，非常坚硬；撞击的问题，尤其常见于高转速型的MOCVD磊晶炉之中，其晶圆承载盘的转速，高达每分钟1000转，机台在启动与停止的过程当中，由于惯性力的作用，坚硬的蓝宝石晶圆，经常会被甩动，撞击晶圆承载盘的口袋(Pocket)30的侧壁301或边缘302，造成碳化硅镀层20出现一些微裂纹201或缺角202，请参阅图3和图4，更严重的是，新一代大型的磊晶炉，其晶圆承载盘的外径约700mm，强大的离心力，使得蓝宝石晶圆的撞击力更大，破坏力更强。长期研究报废的碳化硅镀膜石墨承载盘，发现其损坏机制，如图5所示，从外力撞击a到碳化硅膜出现微裂纹或缺角b，接着形成气相蚀刻石墨底材的反应气体通道c，在高温下制程氨气分解产生大量原子态氢d，氢强烈蚀刻石墨反应生成气态碳氢化合物e，最终导致蛀空石墨底材h。外力撞击碳化硅镀层20后，相应产生的微裂纹201或缺角202，在MOCVD制程的循环热应力帮助下，很快会发展成一碳化硅镀层20上的裂口203，进而成为气相蚀刻石墨底材101的反应气体通道，而产生出包含蛀空区204和多孔石墨205的典型蛀孔，其典型蛀孔的剖面示意图如图6所示。氮化镓半导体MOCVD磊晶制程中的氨气(NH3)，经高温分解产生的原子态氢(H)，对石墨相的碳，有着强烈的反应性，当反应生成的气态碳氢化合物(CHX)大量由裂口203释出，混入气相磊晶的气氛中，会影响所生长LED芯片的发光波长与亮度，此时即需考虑汰换更新晶圆承载盘，过早的承载盘损坏，往往导致LED磊晶厂过高的耗材费用。传统碳化硅镀膜石墨承载盘的缺点，可归纳几点如下所示：第一点：不耐撞击，使用寿命短。第二点：石墨会被氨气严重侵蚀，干扰磊晶制程。第三点：石墨强度差，加工变形量大，使得多片式承载盘上，每个口袋盘面轮廓尺寸的公差较大，影响整体LED芯片制程良率。第四点：大面积CVD碳化硅镀膜的膜厚分布，有一定的变动，且CVD碳化硅镀膜中也常出现异常长大的凸点(Asperities)，导致承载盘口袋盘面轮廓和表面平坦度的公差较大，影响整体LED芯片的制程良率。第五点：石墨是粉末成型的块材，加工制成的承载盘，其密度、热传导率、热膨胀系数等材料性质的均匀性较差，影响承载盘的温度均匀性与一致性。另一方面，近年来研究发现LED晶圆温度的均匀性，会影响磊晶层成份的一致性，尤其是在制作氮化铟镓(InGaN)量子井(QuantumWells)过程中，铟成份分布对于温度非常敏感，微小的温度差异，最后对LED芯片波长的均匀性，有着非常明显的影响，因此，承载盘的口袋盘面轮廓，除了一般如图3所示加工成平面之外，为了补偿磊晶制程中，因晶圆翘曲产生的温度不均匀，便相应发展出如图4所示加工成凹面的此一变化。凹面的深度大约几十微米，而石墨的加工变形量或CVD碳化硅的膜厚变动量，同样也是这数量级，使得传统碳化硅镀膜石墨承载盘上口袋盘面轮廓的一致性不好，难以提升LED芯片的生产良率。照明用LED芯片市场虽然仍旧持续成长，但照明产品价格竞争激烈，每年跌幅高达30至40％，厂商不易获利，为了达成LED芯片低价化的目标，开发低成本的MOCVD磊晶制程技术，将成为未来产业成功的关键因素，然而，目前MOCVD磊晶制程中，还能快速且有效地降低成本的部分，也仅有晶圆承载盘此部分而已。有鉴于此，如何提供一种能够应用于MOCVD磊晶制程中，耗材成本低、制程良率高、使用寿命长的耐用型晶圆承载盘，便成为本技术欲改进的目的。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种耐用型晶圆承载盘，其使用寿命长、耐撞击、强度高、非消耗品，无被侵蚀问题。为解决上述问题及达到本技术的目的，本技术的技术手段，是这样实现的，一种耐用型晶圆承载盘，所述耐用型晶圆承载盘能容纳至少一晶圆体，其包括有一盘本体、及一阻隔层，所述盘本体，其由多晶硅材料所构成，所述盘本体表面凹设有至少一能对应容纳所述晶圆体用的圆形凹槽；所述阻隔层，其由通过热氮化法反应生长的氮化硅材料所构成，所述阻隔层包覆在所述盘本体表面上，能阻挡MOCVD制程气体及/或沉积金属原子，往所述盘本体内部扩散而与所述盘本体中的硅作用，同时还能阻挡所述盘本体中的硅往外部扩散，而与MOCVD制程气体及/或沉积金属原子作用。更具体的是，所述阻隔层，其厚度范围为1nm至100nm。更具体的是，所述盘本体，其多晶硅材料的硅含量，高于98％。更具体的是，所述阻隔层，其氮化硅材料为通过热氮化法，在1000℃至1300℃温度下，利用氨气或氮气两者之一，进行反应而所生成。根据上述可知，本技术的有益效果是：第一点：本技术中，盘本体是由多晶硅材料经一体加工而制成的，多晶硅材料的机械性能，远远优于石墨的机械性能，因此本技术耐用型晶圆承载盘，不但能耐撞击，还不易损坏。第二点：本技术中，多晶硅材料所构成的盘本体，就算阻隔层上出现裂缝，也不会被氨气(NH3)所侵蚀，因此本技术耐用型晶圆承载盘能长期使用于氮化镓半导体MOCVD磊晶制程的高温环境下，使用寿命无期限，不需要时常更换，有效降低耗材成本。第三点：本技术中，氮化硅材料所构成的阻隔层，在氮化镓半导体MOCVD磊晶制程的气氛下，有着自愈再生的能力，能延长使用寿命，让本技术耐用型晶圆承载盘能长期使用，即使阻隔层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐用型晶圆承载盘，所述耐用型晶圆承载盘(100)能容纳至少一晶圆体(200)，其包括有一盘本体(1)及一阻隔层(2)，其特征在于：所述盘本体(1)，其由多晶硅材料(1A)所构成，所述盘本体(1)表面凹设有至少一能对应容纳所述晶圆体(200)用的圆形凹槽(11)；所述阻隔层(2)，其由通过热氮化法反应生长的氮化硅材料(2A)所构成，所述阻隔层(2)包覆在所述盘本体(1)表面上，能阻挡MOCVD制程气体及/或沉积金属原子，往所述盘本体(1)内部扩散而与所述盘本体(1)中的硅作用，同时还能阻挡所述盘本体(1)中的硅往外部扩散，而与MOCVD制程气体及/或沉积金属原子作用。

【技术特征摘要】
1.一种耐用型晶圆承载盘，所述耐用型晶圆承载盘(100)能容纳至少一晶圆体(200)，其包括有一盘本体(1)及一阻隔层(2)，其特征在于：所述盘本体(1)，其由多晶硅材料(1A)所构成，所述盘本体(1)表面凹设有至少一能对应容纳所述晶圆体(200)用的圆形凹槽(11)；所述阻隔层(2)，其由通过热氮化法反应生长的氮化硅材料(2A)所构成，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜天渊，
申请(专利权)人：桦榆国际有限公司，
类型：新型
国别省市：中国台湾,71