具有倾斜边缘的晶片载体制造技术

一种晶片载体(140)，包括主体，主体限定中心轴(142)、垂直于中心轴(142)且基本为平面的顶面(141)，低于顶面(141)凹陷以容纳晶片(50)的容纳部(143)。晶片载体(140)的主体可包括沿顶面(141)外周向上突出的唇部(180)。唇部(180)可限定从平顶面(141)向外，远离中心轴(142)以径向向外的方向倾斜的唇表面(181)。晶片载体(140)的主体可适于安装在处理装置(10)的转轴(30)上，使得主体的中心轴(142)与转轴(30)同轴。唇部(180)可改善晶片载体(140)的顶面(141)上方气体的流动模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有倾斜边缘的晶片载体相关申请的交叉引用 本申请要求申请号为61/309995、申请日为2010年3月3日的美国临时专利申请的申请日之利益，其公开的内容因参考而纳入本文。
技术介绍
本专利技术涉及用于应用活性气体处理基片的方法及装置，及在这种装置中应用的基片载体。例如，本专利技术可在半导体晶片等的基片上进行的，例如有机金属化学气相沉积法(“M0CVD”)的化学气相沉积中应用。许多半导体器件是通过在基片上进行处理而形成的。基片典型地为结晶材料的片 体，通常称为“晶片”。典型地，晶片通过生成大的结晶及把该结晶切成盘状而形成。在这种晶片上进行的一种常用的处理过程为外延生长。例如，由如III - V族半导体等化合物半导体制成的器件，典型地为，通过应用有机金属化学气相沉积法或“MO⑶V”，在化合物半导体上生长连续的层而形成。在这个处理过程中，晶片暴露在气体混合物中，气体混合物典型地包括作为III族金属元素来源的有机金属化合物，还包括V族元素的来源物质，气体混合物在晶片表面上方流动，而此时晶片被保持在较高的温度。典型地，有机金属化合物和V族元素的来源物质与在反应过程中不明显参与的载体气体，例如氮气，混合。III- V族半导体的一个例子为氮化镓，其可通过有机镓化合物和氨在具有适当晶格间距的基片，如蓝宝石晶片，上反应而形成。典型地，在氮化镓及相关化合物沉积期间，晶片被保持在大约为500-1100°C的温度。复合器件可通过在反应条件轻微不同，例如，为改变半导体的晶体结构和带隙而加入其他III族或V族元素的情况下，在晶片表面上连续地沉积许多层而制成。例如，在氮化镓为基底的半导体内，可以应用不同比例的铟、铝或二者以改变半导体的带隙。还可加入P型或η型搀杂剂，以控制每层的导电性。在所有半导体层形成后，典型地在涂制了适当的电触点后，晶片被切成单个的器件。如发光二极管(“LEDs”)、激光器等器件，及其他电子与光学器件，可以用这种方式制造。在典型的化学气相沉积处理过程中，大量的晶片被承载在通常称为晶片载体的元件上，使得每个晶片的顶面都在晶片载体的顶面上暴露。然后把晶片载体放入反应室内，并保持在适当的温度，同时气体混合物从晶片载体表面的上方流过。在处理过程中，载体上各个晶片顶面上的所有点保持均一的条件是非常重要的。反应气体的化学成分及晶片表面温度的细小变化，都可能导致半导体器件成品性能的不期望的改变。例如，在沉积镓铟氮化物层时，晶片表面温度或反应气体浓度的改变，将导致沉积层的化学成分和带隙的改变。因为铟具有相对高的气相压力，沉积层将在晶片温度较高的区域，具有较低比例的铟和较大的带隙。如果沉积层是LED结构的活性发光层，从该晶片上形成的LED的发射波长也将变化。因此，致力于保持均一的条件，本领域中之前已做出相当大的努力。在工业中已广泛接受的一种类型的CVD装置，应用具有大量晶片承载区域的大盘形式的晶片载体，每个晶片承载区域适于承载一个晶片。晶片载体支撑在反应室内的转轴上，使得在晶片载体的顶面上，具有面向上朝着气体分配元件的晶片暴露表面。当转轴旋转时，气体向下引导至晶片载体的顶面上，并经顶面向晶片载体外周流动。使用过的气体通过位于晶片载体下方的排气口从反应室内排出，排气口绕转轴的轴线分布，典型地靠近反应室的外周。使晶片载体保持在所需较高温度的加热元件，典型地为电阻加热元件，位于晶片载体底面下方。这些加热元件保持在高于晶片表面所需温度的温度，而气体分配元件典型地保持在远低于反应所需温度的温度，从而防止气体过早发生反应。因此，热量从加热元件传递至晶片载体的底面，并穿过晶片载体向上流至单个的晶片。尽管在本领域中，之前致力于这种系统的优化付出了相当大的努力，但是这种系统仍需要进一步的改进。特别地，在MOCVD外延生长处理过程中，流经晶片载体整个直径的处理气体，若能提供更均一的扩散边界层，将是需要的。
技术实现思路
本专利技术提供了晶片载体、处理装置及处理晶片的方法。本专利技术的一个方面提供了晶片载体。晶片载体包括主体，主体限定中心轴、垂直于中心轴且大致为平面的顶面、低于顶面凹陷用于容纳晶片的容纳部。主体可包括沿顶面的外周向外突起的唇部。唇部可限定，从平顶面以远离中心轴径向向外的方向，向上倾斜的唇表面。主体可适于安装在处理装置的转轴上，使得主体的中心轴与转轴同轴。在特定实施例中，主体可限定与中心轴同轴的圆柱形外周面，唇表面可在尖角边缘与外周面连接。在一个示例中，主体可限定与中心轴同轴的圆柱形外周面，唇表面可在圆角边缘与外周面连接。在示范性的实施例中，唇表面可限定相对于晶片载体顶面恒定的倾斜角度。在特定的示例中，唇表面可限定相对于晶片载体顶面倾斜的角度，该倾斜的角度作为相对于中心轴径向距离的函数而变化。在一个示例中，唇表面与顶面可在至中心轴的径向距离与容纳部至中心轴的最大径向长度相等的位置相交。在特定示例中，唇表面与顶面可在至中心轴的径向距离小于容纳部至中心轴的最大径向长度的位置相交。在示范性的实施例中，唇部的高度可为约1_或更小。在特定实施例中，唇部的高度可为约O. 6_。在特定实施例中，主体可限定与中心轴同轴的圆柱形外周面，外周面包括从唇表面和外周面之间的接合边以向下的方向，径向向内朝着中心轴凹入的凹面。本专利技术的另一方面提供了晶片载体。晶片载体包括主体，主体限定中心轴、垂直于中心轴大致为平面的顶面、及低于顶面凹陷用于容纳晶片的容纳部。主体可具有与中心轴同轴的圆柱形外周面。圆柱形外周面可与顶面在尖角边缘相交。主体可适于安装在处理装置的转轴上，使得主体的中心轴与转轴同轴。在示范性的实施例中，外周面可包括从顶面和外周面之间的接合边以向下的方向，径向向内朝着中心轴凹入的凹面。本专利技术的又一方面提供了处理装置。处理装置包括反应室、在反应室内向上及向下延伸的转轴、安装至转轴的晶片载体、在晶片载体上方与反应室连通的流体入口元件、及在晶片载体下方与反应室连通的排气系统。晶片载体可为上文所述的任一种晶片载体。转轴的中心轴可与转轴同轴。流体入口元件可构造并设置为，向下朝着晶片载体引导一种或多种气体。本专利技术的再一方面提供了处理晶片的方法。该方法包括如上文所述的当晶片位于处理装置的晶片载体的容纳部内时，和 绕中心轴旋转转轴和晶片载体时，以及通过排气系统排除气体时，向下引导气体至处理装置的晶片载体上的步骤。在特定实施例中，该方法可包括加热晶片载体和晶片的环节。在示范性的实施例中，气体可发生反应以在晶片的暴露表面上形成沉积。在一个示例中，在高于晶片载体顶面的高处和靠近晶片载体外周的流动，可基本没有再循环。附图说明图I是描述根据本专利技术的一个实施例的化学气相沉积装置的立体剖视图。图2a和图2b是在先技术晶片载体及气体流动方式的局部剖视图和局部放大的剖视图。介绍这些图并不是承认该气体流动方式为现有技术所公知。图3a是根据本专利技术一个实施例的、适于在图I中所示的化学气相沉积装置中应用的晶片载体的局部放大的剖视图。图3b是图3a中所示的晶片载体的局部放大的剖视图，同时示出了晶片载体上方处理气体移动的边界层。图3c是图3a所示的晶片载体的俯视图。图4是显示出标准外延生长速度作为至晶片载体中心轴距离的函数的图表，用于图2、图3a和图5中所示的晶片载体实施例选用的特定设计。图5-8是根据本专利技术进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·米特洛维奇，J·曼根，W·E·奎因，
申请(专利权)人：威科仪器有限公司，
类型：
国别省市：