外延生长用石墨承载盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种可调控局域温场的石墨承载盘。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1des，简称LED)是一种固态半导体二极管发光器件，被广泛用于指示灯、显示屏等照明领域。
[0003]目前，LED外延晶圆(或称外延片)一般是通过金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，简称M0CVD)获得，其制程一般为:将外延晶圆衬底(如蓝宝石衬底)放入石墨承载盘(Wafer carrier)的凹槽上，连同石墨承载盘一起被传入MOCVD反应室内，衬底连同石墨承载盘被一起加热到高温1000°C左右，反应室内通入有机金属化合物和II1-V族气体，高温裂解后在晶圆衬底上重新聚合形成LED外延层。
[0004]以GaN基LED为例，由于蓝宝石晶圆衬底与GaN外延层存在较大的晶格失配和热失配，在外延生长过程中，衬底会产生翘曲现象，尤其是4寸以上衬底的翘曲更为严重，导致外延片不同位置的温场分布离散度高，进而引起特定位置的波长异常、良率偏低、表面黑点等异常问题，导致外延良率和芯片良率偏低。因此，采用传统的石墨承载盘无法精确调控局域温场，很难获得均匀性及良率较好的LED外延片。
【发明内容】
[0005]外延生长用石墨承载盘，包括分布于石墨承载盘上表面的复数个晶片承载区，以及分布于相邻晶片承载区之间的非晶片承载区，其特征在于:所述非晶片承载区设置用于调控温场的凹槽结构。
[0006]优选的，所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面边缘区域的多个第一凹槽。
[0007]优选的，所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面远离边缘区域的多个第二凹槽。
[0008]优选的，所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面边缘区域的多个第一凹槽和设置于所述石墨承载盘上表面远离边缘区域的多个第二凹槽。
[0009]优选的，所述第一凹槽的深度范围为100~300 μπι;当晶片放入晶片承载区内时，所述第一凹槽的底部高于晶片上表面，其距离范围为0~50 μ m;或者，所述第一凹槽的底部低于晶片上表面，其距离范围为0~150 μ mo
[0010]优选的，所述第二凹槽呈周期性分布。
[0011]优选的，所述第二凹槽的深度小于或等于30 μ m。
[0012]优选的，所述第一凹槽的尺寸大于所述第二凹槽的尺寸。
[0013]优选的，所述凹槽结构的开口形状为圆形、椭圆形、三角形或不规则形。
[0014]优选的，所述晶片承载区尺寸大小相同或不同。
[0015]本实用新型通过在石墨承载盘上表面的非晶片承载区设置凹槽结构，实现石墨承载盘上表面气流和温场均匀的有益效果。首先，通过减小生长过程中气流波动幅度，进而调节邻近非晶片承载区的晶片边缘的温度环境，改善晶片边缘的波长良率；其次，通过凹槽结构调节非晶片承载区的温度传导状况，从而调节该邻近非晶片承载区的晶片生长温度，改善晶片边缘的波长均匀性。
【附图说明】
[0016]图1为传统石墨承载盘结构示意图。
[0017]图2为图1中虚线框内置有晶片的局部石墨承载盘的侧视结构示意图。
[0018]图3为本实用新型之实施例1之石墨承载盘结构示意图。
[0019]图4为图3中虚线框内置有晶片的局部石墨承载盘的侧视结构示意图。
[0020]图5为本实用新型之实施例2之石墨承载盘俯视图一。
[0021]图6为图5中虚线框内局部石墨承载盘的俯视放大图。
[0022]图7为本实用新型之实施例2之石墨承载盘俯视图二。
[0023]图8为图7中虚线框内局部石墨承载盘的俯视放大图。
[0024]附图标注:1:传统石墨承载盘；11:远尚边缘晶片承载区；12:远尚边缘非晶片承载区；13 (131~1318):边缘晶片承载区；14:边缘非晶片承载区；2:石墨承载盘；21:远尚边缘晶片承载区；22:远离边缘非晶片承载区；23 (231-2318):边缘晶片承载区；24:边缘非晶片承载区；25:第一凹槽；26:第二凹槽；3:晶片。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]参照图1~2所示，传统石墨承载盘I包括分布于石墨承载盘I上表面的远离边缘晶片承载区11和边缘晶片承载区13，以及分布于上述晶片承载区11和13之间的远离边缘非晶片承载区12和边缘非晶片承载区14。远离边缘晶片承载区11和边缘晶片承载区13的尺寸可相同，也可不同。以下以均匀的2寸晶片承载区11和13为例，来说明本实施例的有益效果。在MOCVD中(图中未显示)进行外延生长时，晶片3放置在远离边缘晶片承载区11和边缘晶片承载区13内，在传统石墨承载盘I高速旋转的过程中，MOCVD腔体中的MO源沉积在晶片3上形成外延层。但是，在边缘晶片承载区13中的第133、136、139、1312、1315、1318晶片承载区内的晶片3出现波长均匀性较差的现象。产生这种异常现象的原因是，在传统石墨承载盘I高速旋转的过程中，当传统石墨承载盘I顺时针旋转时，由于第133、136、139、1312、1315、1318晶片承载区处于MO源气流的迎风口处，MO源气流先流经平面的边缘非晶片承载区14，再进入呈凹槽状的边缘晶片承载区133、136、139、1312、1315、1318内，导致高速旋转气流在边缘晶片承载区13和边缘非晶片承载区14之间的气流波动幅度不均匀，进而造成晶片周围温场分布异常，使晶片3的波长异常。
[0027]而本实用新型利用图3~4所示的石墨承载盘2，改善这种异常现象，提高气流流动的均匀性，本实施例提供的技术方案为:外延生长用石墨承载盘2，包括分布于石墨承载盘2上表面的远离边缘晶片承载区21和边缘晶片承载区23，分布于上述晶片承载区21和23之间的远离边缘非晶片承载区22和边缘非晶片承载区24，以及设置在边缘非晶片承载区24上的第一凹槽25。第一凹槽25的尺寸小于晶片承载区241~2418的尺寸，为了使气流波动稳定的目的，其深度范围设置为100~300 μπι ;当晶片3放入晶片承载区21和23内时，第一凹槽25的底部高于晶片3的上表面，且距离范围为0~50 μ m，第一凹槽25的底部还可设置低于晶片3的上表面，且距离范围为0~150 μπι，当第一凹槽25的底部与晶片上表面齐平时，气流波动最为稳定。第一凹槽25的开口形状可为圆形、椭圆形、三角形或不规则形。当在石墨承载盘2的晶片承载区21和23均匀放置2寸晶片3时，第一凹槽25优选尺寸介于I寸和2寸之间的椭圆形凹槽结构。在MOCVD中进行外延生长时，晶片3放置在远离边缘晶片承载区21和边缘晶片承载区23内，在石墨承载盘2高速旋转的过程中，MO源气流先流入第一凹槽25内，再流入边缘晶片承载区23内晶片3上表面，从而减小了生长过程中MO源气流波动幅度，气流流动的均匀性得以改善，进而调节邻近非晶片承载区24的晶片3边缘的温度环境，改善晶片3边缘的波长良率；同时，该第一凹槽25使石墨承载盘2边缘的厚度减薄，调节石墨承载盘2上表面的温度传导状况，进而调控石墨承载盘2温场的效果。
[0028]实施例2
[0029]在实际应用过程中，对于高速旋转(如图5~6所示)和低速旋转(如图7?8所示)的石墨承载盘2，为了更均匀地调控石墨承载盘2的温场，在远离边缘非晶片承载区22上还可设置有周期性均匀分布的第二凹槽26，第二凹槽26的开口形状为圆形、椭圆形、三角形或不规则形，其尺寸小于第一凹槽25，深度小于或等于30 μ m，受远离边缘非晶片承载区22空间大小的限制，本实施例中优选深度为10 μ m、形状为三角形的第二凹槽26。第一凹槽25和第二凹槽26使石墨承载盘2上表面的非晶片承载区22和24的厚度减薄，改善温度传导状况，进而调节与凹槽结构相邻的晶片承载区中晶片3边缘的温度条件，最终调控晶片3整体波长的均匀性，提升晶片波长良率。
[0030]应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.外延生长用石墨承载盘，包括分布于石墨承载盘上表面的复数个晶片承载区，以及分布于相邻晶片承载区之间的非晶片承载区，其特征在于:所述非晶片承载区上表面设置用于调控温场的凹槽结构。
2.根据权利要求1所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面边缘区域的多个第一凹槽。
3.根据权利要求1所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面远离边缘区域的多个第二凹槽。
4.根据权利要求1所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述凹槽结构包括设置于所述石墨承载盘上表面边缘区域的多个第一凹槽和设置于所述石墨承载盘上表面远离边缘区域的多个第二凹槽。
5.根据权利要求2或4所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述第一凹槽的深度范围为100~300 μ m。
6.根据权利要求5所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:当晶片放入晶片承载区内时，所述第一凹槽的底部高于晶片上表面，其距离范围为0~50 μ m。
7.根据权利要求5所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:当晶片放入晶片承载区内时，所述第一凹槽的底部低于晶片上表面，其距离范围为0~150μπι。
8.根据权利要求3或4所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述第二凹槽呈周期性分布。
9.根据权利要求3或4所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述第二凹槽的深度小于或等于30 μ m。
10.根据权利要求4所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述第一凹槽的尺寸大于所述第二凹槽。
11.根据权利要求1所述的外延生长用石墨承载盘，其特征在于:所述凹槽结构的开口形状为圆形、椭圆形、三角形或不规则形。
【专利摘要】本实用新型涉及外延生长用石墨承载盘，包括复数个晶片承载区和非晶片承载区，在所述石墨承载盘正面的非晶片承载区上表面设置有用于调控温场的凹槽结构，该凹槽结构包括设置在石墨承载盘边缘非晶片承载区的多个第一凹槽和设置在石墨承载盘远离边缘非晶片承载区的多个第二凹槽或该凹槽结构包括多个第一凹槽或多个第二凹槽。本实用新型通过在石墨承载盘上表面的非晶片承载区设置凹槽结构，实现石墨承载盘上表面气流和温场均匀的有益效果。
【IPC分类】C30B25-12, H01L21-673
【公开号】CN204550790
【申请号】CN201520129541
【发明人】黄文宾, 林忠宝, 谢祥彬, 林兓兓, 张家宏
【申请人】安徽三安光电有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月6日