晶圆载盘的制作方法

本实用新型是关于一种晶圆载盘，特别是关于一种金属有机物化学气相沉积设备的晶圆载盘。

背景技术：

金属有机物化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)工艺常用于制备金属或氧化物薄膜，具有成本低、操作简单、产物纯度高等特点，因此相当适合用于晶体管的制备，尤其是高电子迁移率晶体管的制备。

图1是表示现有技术中晶圆载盘的剖面示意图，如图1所示，晶圆载盘1具有相对的晶圆承载面2与底面3，其中晶圆配置于晶圆承载面2上的凹槽4。然而实施MOCVD工艺时，现有的晶圆载盘容易因为MOCVD设备的成膜加热器配置造成晶圆表面温度分布不均的问题产生，当晶圆表面温度分布不均时会造成晶圆翘曲度增加，如此一来制备的薄膜质量会大幅下滑。

对于降低晶圆翘曲度，现有技术有两种常用方式：(1)增加晶圆厚度，以及(2)添加缓冲层。然而，当晶圆厚度增加时，实施MOCVD工艺所制备的薄膜残留应力也会上升，晶圆厚度增加也会增加晶圆尺寸使成本提升；当添加缓冲层于薄膜与晶圆之间虽可降低薄膜残留应力，且缓冲层愈厚薄膜残留应力愈低，但薄膜质量也会随缓冲层厚度而下滑。

因此，仍有必要提出一种晶圆载盘以抑制晶圆表面温度分布不均的现象。

技术实现要素：

根据现有技术的缺点，本实用新型主要目的在于提供一种具有多个凹槽的晶圆载盘，以抑制晶圆表面表面温度分布不均的现象，进而降低晶圆翘曲度。

为达上述一部份或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提供一种晶圆载盘，包括第一面与相对于第一面的第二面，其特征在于，第一面用于容置晶圆，第二面具有第一凹槽以及第二凹槽且第一凹槽的开口与第二凹槽的开口都位于第二面，其中第一凹槽的旋转轴与晶圆载盘的旋转轴重合，第二凹槽为环形且位于晶圆载盘的边缘。

在一实施例中，第一凹槽的深度介于0.1至5mm之间，第二凹槽的深度介于0.1mm至5mm之间。

在一实施例中，第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度。

在一实施例中，第一凹槽与第二凹槽的旋转轴重合。

在一实施例中，第一凹槽与第二凹槽不相连。

在一实施例中，第一凹槽为圆形，第一面具有第三凹槽以容置晶圆，第三凹槽为圆形，且第三凹槽于第一面上所占面积大于第一凹槽与第二凹槽于第二面上所占面积的和。

在一实施例中，第一凹槽、第二凹槽与第三凹槽的旋转轴重合。

在一实施例中，第一凹槽的半径与第二凹槽于旋转轴至边缘的方向上的长度的和小于第三凹槽的半径。

在一实施例中，第一凹槽由斜面与平面组成，且平面连接斜面。

在一实施例中，平面平行于第二面，且斜面与第二面的夹角介于10度至130度之间。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的实施例中，晶圆的第二面具有第一凹槽以及第二凹槽，第一凹槽的开口与第二凹槽的开口都位于第二面，从而改变了晶圆载盘与晶圆之间的热传条件，因此本实用新型的晶圆载盘用于薄膜沉积工艺时可大幅降低晶圆表面的温度差以改善晶圆翘曲度。

附图说明

图1是表示现有技术中晶圆载盘的剖面示意图；

图2是根据本实用新型所揭露的一实施例，表示晶圆载盘的剖面示意图；

图3是根据图2的实施例，表示晶圆载盘的俯视示意图；

图4是根据图2的实施例，表示晶圆载盘设置第一与第二凹槽前与设置第一与第二凹槽后的晶圆温度观测图；以及

图5是根据图2的实施例，表示晶圆载盘的第一凹槽的局部剖面示意图；

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。为了使本实用新型的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本实用新型，在此配合所附的图式、具体阐明本实用新型的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下具体实施方式中所对照的附图，为表达与本实用新型特征有关的示意，并未也不需要依据实际情形完整绘制。而关于具体实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，也不再加以陈述。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图2是根据本实用新型所揭露的一实施例，表示晶圆载盘的剖面示意图，

图3是根据图2的实施例，表示晶圆载盘的俯视示意图。请参考图2与图3，本实施例的晶圆载盘10可用于MOCVD工艺制备氮化镓薄膜于蓝宝石晶圆或硅晶圆上，晶圆载盘10具有第一面11以及与第一面相对的第二面12，第二面12具有第一凹槽13以及第二凹槽14，其中第一凹槽13与第二凹槽14的开口都位于第二面12。轴AA是第一凹槽13的旋转轴，也是晶圆载盘10的旋转轴，也就是说，第一凹槽13与晶圆载盘10的旋转轴重合，当晶圆载盘10用于MOCVD工艺而旋转时可避免转动的不平衡。

请继续参考图2与图3，晶圆载盘10还包括相互连接的中央区16与边缘17，边缘17围绕中央区16，其中第二凹槽14例如是环形且位于边缘17，第一凹槽13例如是圆形且位于中央区16，第一凹槽13还可选择性地设置定位孔(未绘示)以供MOCVD设备定位晶圆载盘10。本实施例中，晶圆载盘10例如是圆形，轴AA是第二凹槽14的旋转轴，也就是说，第一凹槽13与第二凹槽14的旋转轴重合，当晶圆载盘10用于MOCVD工艺而旋转时可避免转动的不平衡。此外，本实施例中第一凹槽13与第二凹槽14不相连，如此一来可使晶圆载盘10沿旋转轴AA往边缘17的方向上，第一凹槽13所在区域、第二凹槽14所在区域以及其他不具有第一凹槽13与第二凹槽14的区域的热传导率产生变化。然而本实用新型不限于此，第一凹槽13与第二凹槽14也可以根据实际量测晶圆温度观测结果修改为相互连接或部分连接。

本实施例中，第一面11还具有第三凹槽15以容置晶圆，第三凹槽15例如为圆形以容置晶圆。轴AA是第三凹槽15的旋转轴，也就是说第一凹槽13、第二凹槽14与第三凹槽15的旋转轴重合以避免转动的不平衡。晶圆载盘10可设计为配合不同尺寸的晶圆例如6吋、8吋、12吋或更大尺寸的晶圆，本实用新型不限于此。此外，第一凹槽13与第二凹槽14的旋转轴重合，且第三凹槽15于第一面11上所占面积大于第一凹槽13与第二凹槽14于第二面12上所占面积的和，举例而言例如是第一凹槽13的半径与第二凹槽14于旋转轴AA至边缘17的方向上的长度的和小于第三凹槽15的半径，如此一来可使晶圆载盘10沿旋转轴AA往边缘17的方向上不同区域的热传导率有所变化。

图4是根据图2的实施例，表示晶圆载盘设置第一与第二凹槽前与设置第一与第二凹槽后的晶圆温度观测图，请参考图1、图2与图4，图4左侧的2张曲线图为使用现有技术的晶圆载盘1实施MOCVD工艺所量测的温度观测图，图4右侧的2张曲线图为使用本实施例图2的晶圆载盘10实施MOCVD工艺所量测的温度观测图，其中各曲线图中纵轴代表温度，横轴代表距离。晶圆载盘10例如是根据MOCVD设备中温度监控系统的晶圆温度观测结果对应设计第一凹槽13与第二凹槽14的位置和深度，以本实施例而言，首先观测现有技术的晶圆载盘1承载晶圆时的晶圆表面温度分布，例如图4左上的曲线图是使用现有技术的晶圆载盘1进行MOCVD工艺时，晶圆凹陷处的温度分布曲线，图4左下的曲线图是使用现有技术的晶圆载盘1进行MOCVD工艺时，晶圆凸起处的温度分布曲线。接着根据所述晶圆表面温度分布将第一凹槽13与第二凹槽14设计于晶圆的相对高温区域，此高温区域例如分别是对应于晶圆载盘10的中央区16与边缘17中温度最高的区域，如此一来可快速导出这些区域的热而使晶圆表面温度均匀化。图4右上的曲线图是本实施例的晶圆载盘10进行MOCVD工艺时，晶圆凹陷处的温度分布曲线，图4右下的曲线图是本实施例的晶圆载盘10进行MOCVD工艺时，晶圆凹陷处的温度分布曲线，相对于图4左侧的2张曲线图可以得知，本实施例的晶圆载盘10相较于现有技术的晶圆载盘1可有效降低晶圆表面的温度差。以本实施例而言，当实施MOCVD工艺时，晶圆表面的温度差小于5度时即可获得质量良好的薄膜。

图5是根据图2的实施例，表示晶圆载盘的第一凹槽的局部剖面示意图。请参考图2与图5，第一凹槽13由斜面132与平面131所组成，平面131连接斜面132，其中平面131平行于第二面12，且平面131与第二面12的夹角介于10度至130度之间。此外，第一凹槽13的深度D介于0.1至5mm之间，第二凹槽14的深度(图1未示出)介于0.1至5mm之间，且第二凹槽14的深度大于第一凹槽13的深度D，如此一来，第二凹槽14所在区域的热传导率将会低于第一凹槽所在区域的热传导率。然而本实用新型不限于此，第二凹槽14的深度也可以根据MOCVD设备中温度监控系统的温度观测结果修改为小于第一凹槽13的深度D。

此外，根据本实用新型所揭露的一实施例，现有技术的晶圆载盘1用于MOCVD工艺时，6吋晶圆的翘曲度达到42.1μm，而相较于现有技术，本实用新型的晶圆载盘10用于MOCVD工艺时，6吋晶圆的翘曲度可降低至25μm，可降低翘曲度达到40％。

综上所述，本实用新型的实施例中，晶圆载盘包括第一面与相对于第一面的第二面，第一面用于容置晶圆，第二面具有第一凹槽以及第二凹槽且第一凹槽的开口与第二凹槽的开口都位于第二面，其中第一凹槽的旋转轴与晶圆载盘的旋转轴重合，第二凹槽为环形且位于晶圆载盘的边缘。因此，本实用新型的有益效果在于，第一凹槽与第二凹槽的设计改变了晶圆载盘与晶圆之间的热传条件，当本实用新型的晶圆载盘用于MOCVD工艺时可降低晶圆表面的温度差及翘曲量，通过本实用新型的晶圆载盘所制备的薄膜与晶体管质量也能获得提升。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，具体实施方式或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量上的上限或下限。