一种用于激光剥离的晶圆载盘的制作方法

文档序号:17667373发布日期:2019-05-15 22:48阅读:174来源:国知局

本实用新型属于半导体加工器具领域,具体地说是一种用于激光剥离的晶圆载盘。



背景技术:

二十世纪末,为了实现高频、高效率及大功率等优异性能电子电力器件的制备,以氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料加快了发展进程。目前,大尺寸氮化镓自支撑衬底的制备技术成为其前进道路上最大的障碍之一,其制备工艺,通常是在蓝宝石衬底上异质外延氮化镓膜,然后采用激光剥离技术(Laser Lift-off Technique)使得氮化镓膜与蓝宝石分离,从而得到自支撑氮化镓衬底。在氮化镓的外延生长过程中,残余应力主要是晶格失配应力和热失配应力,晶格失配应力主要是蓝宝石衬底和氮化镓晶体晶格大小不匹配造成的;热失配应力主要是由于两者热胀系数不同,氮化镓外延片是在800℃以上的高温状态下生长的,生长完毕降温后,两者的晶格收缩比例有很大不同,因此造成了彼此之间的晶格互相牵制,导致氮化镓/蓝宝石复合衬底的翘曲较大。在进行激光剥离之前,通常需要对晶圆进行加热,在温度达到一定范围时,晶圆翘曲度减小,此时进行激光剥离,晶圆处于较平坦的无应力状态,可大幅度拓宽激光剥离工艺窗口。

然而,由于氮化镓/蓝宝石复合衬底具有一定翘曲,且待进行激光剥离的一面为凹面,而与其接触的晶圆载盘的上表面为平面,晶圆与载盘之间只有中间点接触。在加热过程中,衬底受热曲率发生变化,晶圆中圈和边缘与载盘未完全贴合,若让晶圆中圈与边缘完全与载盘接触,需提高加热温度,但是,往往在晶圆边缘与载盘接触之前,衬底本身由于受热不均匀,而且边缘无支撑,从而导致裂片。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于激光剥离的晶圆载盘,提高激光剥离产品良率,提高生产效率、节省成本。

为了解决上述技术问题,本实用新型采取以下技术方案:

一种用于激光剥离的晶圆载盘,包括载盘,所述载盘上表面设有下凹的弧面,该弧面的边缘到载盘的边缘之间具有过渡平面。

所述弧面的边缘至载盘的边缘之间还设有圆环平面,该圆环平面为载盘上表面向下凹陷形成,该圆环平面与弧面的边缘平齐。

所述载盘的横截面呈圆形,该载盘的直径为50mm~1000mm,厚度为0.5mm~100mm。

所述弧面为圆弧面,且曲率半径为0.1m~40m。

所述圆环平面的宽度为0.1mm~100mm。

所述载盘为石墨制成,该载盘的表面设有碳化硅保护层。

所述载盘为石英、硅、碳化硅或者是钛、钨、镍、铬中的一种单质金属或几种的合金制成。

本实用新型通过将晶圆载盘上表面设计为具有一定曲率的圆弧面或同时在弧面边缘加一圈环,使待激光剥离晶圆的下表面与晶圆载盘的上表面形成紧密接触或相切支撑,以解决晶圆由于自身翘曲导致其在升降温过程中受热不均导致的裂片问题。此外,由于载盘材料具有极高的导热能力,且其上表面被设计为具有一定曲率的弧面,有利于提高加热或冷却具有一定曲率的晶圆时的温场均匀性。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一立体结构示意图;

附图2为本实用新型实施例一剖面结构示意图;

附图3为本实用新型实施例二立体结构示意图;

附图4为本实用新型实施例二剖面结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能,下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一

如附图1和2所示,一种用于激光剥离的晶圆载盘,包括载盘1,所述载盘1上表面设有下凹的弧面2,该弧面2的边缘到载盘的边缘之间具有过渡平面。

载盘2的材料为高纯石墨,石墨上有碳化硅保护层;载盘的直径为120mm;碳化硅层厚度10μm;弧面直径110mm;弧面曲率半径为3m。

将晶圆置于具有一定曲率的弧面载盘上加热,加热过程中衬底曲率发生变化,晶圆变得更平坦,晶圆中圈与边缘可在较低温度下与弧面载盘进行贴合,二者紧密支撑,从而避免晶格伸缩时无支撑而引致的裂片问题。

实施例二

如附图3和4所示,一种用于激光剥离的晶圆载盘,包括载盘1,所述载盘1上表面设有下凹的弧面2,弧面2的边缘至载盘的边缘之间还设有圆环平面3,该圆环平面3为载盘上表面向下凹陷形成,该圆环平面与弧面的边缘平齐。

载盘的材料为高纯石英;载盘的直径为120mm;弧面直径110mm;圆环中环的宽度为5mm;弧面曲率半径为3m。

将晶圆置于具有一定曲率的弧面载盘上加热,加热过程中衬底曲率发生变化,晶圆变得更平坦,晶圆中圈可在较低温度下与弧面和圆环的连接处相接触,整个晶圆以此一圈连接处为支点。晶圆内圈抬升,偏离弧面;衬底中圈与连接处相切;衬底外圈在圆环之上,从而避免晶格拉伸时无支撑而引致的裂片问题。同时,降温晶格收缩时,整个晶圆以此一圈连接处为支点,晶圆内圈可缓慢重新贴合弧面载盘,可避免降温过程中的裂片问题。

本实用新型为一种用于激光剥离的晶圆载盘,不仅可以应用于激光剥离工艺,还能应用于诸如氮化镓材料、硅材料和碳化硅材料的晶圆热处理工艺中。

需要说明的是,以上仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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