用于化学气相沉积系统的具有复合半径的晶片保持凹穴的晶片载体的制作方法

用于化学气相沉积系统的具有复合半径的晶片保持凹穴的晶片载体的制作方法
【专利摘要】一种应用于化学气相沉积(CVD)系统中的晶片载体，该晶片载体包括多个晶片保持凹穴，每个晶片保持凹穴具有围绕底面并且限定晶片保持凹穴周边的周壁表面。每个晶片保持凹穴具有周边，该周边具有至少通过围绕第一弧心设置的具有第一曲率半径的第一弧和围绕第二弧心设置的具有第二曲率半径的第二弧限定的形状。第二弧与第一弧在它的曲率半径、弧心或两方面不同。
【专利说明】
用于化学气相沉积系统的具有复合半径的晶片保持凹穴的晶 片载体
技术领域
[0001] 本发明总体上涉及半导体制造技术，并且更具体地涉及化学气相沉积(CVD)工艺 以及在处理期间具有用于降低半导体晶片表面的温度非均匀性的结构的相关装置。
【背景技术】
[0002] 制造发光二极管(LED)和其它高性能器件，如激光二极管、光探测器和场效应晶体 管时，常常采用化学气相沉积(CVD)工艺将如氮化镓的材料应用到蓝宝石或硅基板上生成 薄膜堆叠结构。CVD工具包括处理腔室，其是一种允许注入的气体沉积在基板上(尤其以晶 片的形式)生成薄膜层的密封环境。这样的制造设备的当前产品线的示例是纽约普兰维尤 的Veeco Instruments Inc公司制造的M0CVD系统的Turb〇Disc:K 系列。
[0003] 控制多个工艺参数，如温度、压力和气流速度，以实现所需的晶体生长。采用多样 化的材料和工艺参数会生成不同的层。例如，由化合物半导体制备的器件，如III-V半导体， 典型地应用金属有机化学气相沉积(M0CVD)通过生成化合物半导体的连续层来形成。在该 工艺中，晶片暴露于混合气体中，典型地包括作为III族金属源的金属有机化合物，并且还 包括在晶片保持在高温时流过晶片的表面的V族元素源。通常，金属有机化合物和V族源与 明显不会参与反应的例如氮气的载体气体结合。III-V半导体的一个示例是氮化镓，其能够 由有机镓化合物和氨在具有合适的晶体点阵间隔的基板上反应而形成，作为示例如蓝宝石 晶片。晶片在氮化镓和相关的化合物沉积期间通常保持在大约l〇〇〇-ll〇〇°C的温度。
[0004] 在M0CVD工艺中，在晶体的生长通过基板表面上的化学反应发生的情况下，必须特 别谨慎地控制工艺参数以保证化学反应在需要的条件下进行。即使工艺条件中微小的变化 都可能不利地影响器件质量和产品产量。例如，如果沉积镓和氮化铟层，则晶片表面温度的 变化将引起沉积层的组成和带隙的变化。因为铟具有相对高的蒸汽压，所以在晶片的表面 温度较高的那些区域中，沉积层将具有较低比例的铟和较大的带隙。如果沉积层是活性的 LED结构的发光层，则由晶片形成的LED的发射波长还将会变化到无法接受的程度。
[0005] 在M0CVD处理腔室中，将半导体晶片一一薄膜层将要在其上生长一一设置在称为 晶片载体的快速旋转的传送器上，在用于半导体材料沉积的反应腔室内将其表面均匀地暴 露于大气中。旋转速度大约l，〇〇〇RPM。晶片载体典型地由导热材料例如石墨加工而成，并且 常常涂有如金刚砂的材料的保护层。每个晶片载体在放置有单个晶片的上表面具有一组圆 形凹进或凹穴。典型地，晶片间隔支承在每个凹穴的下表面，以允许气流环绕晶片的边缘。 相关技术的一些示例公开于以下专利文献中：美国专利申请公开号2012/0040097、美国专 利第8,092，599号、美国专利第8,021，487号、美国专利申请公开号2007/0186853、美国专利 第6,902,623号、美国专利第6,506,252号和美国专利第6,492,625号，其公开内容通过引用 合并于此。
[0006] 晶片载体支承在反应腔室内的主轴上，使得晶片载体的具有晶片暴露表面的上表 面面向向上朝向气体分配装置。当主轴旋转时，气体被向下引导到晶片载体的上表面上且 绕上表面朝向晶片载体的外周流动。反应过的气体从反应腔室穿过设置在晶片载体下部的 端口排出。通过加热元件一一具体地设置在晶片载体的下表面下方的电阻加热元件一一将 晶片载体保持在需要的高温。这些加热元件保持在晶片表面需要的温度之上的一温度，而 气体分配装置典型地保持在远低于需要的反应温度之下的一温度，从而预防气体的过早反 应。因此，热从加热元件传递到晶片载体的下表面，并且向上流动通过晶片载体至单个晶 片。
[0007] 经过晶片的气流根据每个晶片的径向位置而变化，由于在旋转期间更快的速度， 位于最外侧的晶片承受更高的流速。甚至每个单独的晶片会具有温度非均匀性，即根据相 对于载体上的其它晶片的几何位置的冷点和热点。其中一个影响形成温度非均匀性的变量 是晶片载体中凹穴的形状。通常，凹穴形状是圆形并且具有单一的曲率半径。随着晶片载体 旋转，晶片在它们的最外侧（即距离旋转轴线最远的边缘)承受大量的向心力，使得晶片贴 着于晶片载体中各自凹穴的内壁。在该情况下，在这些晶片外边缘周围不会有气流，并且向 晶片的这些最外侧部分的热传导增加，引起更大的温度非均匀性并且进一步加重上述问 题。已经对通过增加晶片边缘和凹穴内壁之间的间隙来最小化温度非均匀性而作出努力， 包括设计边缘的一
[0008] 部分是扁平的晶片（即"扁平"晶片）。这样的晶片扁平部分形成气流流动的间隙并 且降低与凹穴内壁接触的点，由此减轻温度非均匀性。
[0009] 大量的努力致力于在加工期间减小温度变化的系统设计结构，然而该问题继续呈 现出诸多挑战。考虑到在化学气相沉积期间晶片承受的极端状况，包括暴露于大量的向心 力，存在对于进一步降低温度非均匀性的改善技术的需求。

【发明内容】

[0010] 本发明的一方面旨在一种晶片载体，该晶片载体用在通过化学气相沉积(CVD)在 一个或多个晶片上生长外延层的系统中。晶片载体包括绕中心轴线对称形成的基体，并且 基体包括总体平的上表面，该上表面设置为与中心轴线垂直。多个晶片保持凹穴在基体中 从上表面凹进，每个晶片保持凹穴包括总体平行于上表面的底面以及周壁表面，该周壁表 面围绕底面并且限定晶片保持凹穴的周边。每个晶片保持凹穴具有沿对应晶片载体径向轴 线设置的凹穴中心，晶片载体径向轴线垂直于中心轴线。每个晶片保持凹穴具有周边，该周 边具有由至少通过围绕第一弧心设置的具有第一曲率半径的第一弧以及围绕第二弧心设 置的具有第二曲率半径的第二弧限定的形状。第二弧与第一弧在以下中的至少一方面不 同：第一曲率半径与第二曲率半径不同或第一弧心与第二弧心不同。
[0011] 有利地，使用由具有不同曲率半径的复合弧成形的晶片保持凹穴可以在热分布中 在承受CVD工艺的晶片表面上提供改善的均匀性。从下述【具体实施方式】中可以明白多种其 它有利之处。
【附图说明】
[0012] 结合附图参照下述的本发明的各个实施例的详细说明，将更全面地理解本发明， 其中：
[0013] 图1示出根据本发明的一个实施例的化学气相沉积装置。
[0014] 图2是根据本发明的一个实施例说明了用于CVD系统的晶片载体的透视示意图。
[0015] 图3是根据本发明的一个实施例的沿所示的线截取的剖视示意图，其详细示出了 用于CVD系统的晶片凹穴。
[0016] 图4是根据本发明的一个实施例的设置在传统凹穴中的晶片的示意图。
[0017] 图5是根据本发明的一个实施例的晶片的示意图，晶片设置在由两个相交的复合 半径的弧形成的凹穴中。
[0018] 图6是根据本发明的一个实施例的晶片的示意图，晶片设置在两个不相交的复合 半径的弧形成的凹穴中。
[0019] 图7A-7D是根据本发明的实施例的晶片的示意图，该晶片设置在由复合半径的两 个弧形成的凹穴中。
[0020] 图8A-8D是根据本发明的实施例的晶片的示意图，该晶片设置在由复合半径的两 个弧形成的凹穴中。
[0021] 尽管本发明可预期各种修改和可选择的形式，但其中的细节已经通过示例的方式 在附图中示出，并且下述将对其进行详细说明。然而应当理解到的是，意图并不是将本发明 限于所述的具体实施例。相反地，本发明覆盖属于权利要求所限定的思想和保护范围内的 所有的修改、等同变换和可选择的方式。
【具体实施方式】
[0022] 图1示出根据本发明的一个实施例的化学气相沉积装置。反应腔室5限定一工艺环 境空间。气体分配装置10设置在腔室的一端。具有气体分配装置10的端在此处称为腔室5的 "上"端。典型地但不是必须地，腔室的该端在正常重力参照系中设置在腔室的上部。因此， 此处应用的向下的方向涉及远离气体分配装置10的方向；而向上的方向涉及腔室内的朝向 气体分配装置1 〇的方向，无论这些方向是否与重力的向上和向下的方向对齐。类似地，此处 参照反应腔室5和气体分配装置10的参照系对元件的"上"和"下"表面进行说明。
[0023] 气体分配装置10连接到用于供应在晶片加工工艺中使用的工艺气体的源15、20和 25,诸如例如金属有机化合物和V族金属源的载体气体和反应气体。气体分配装置10设置为 接收各种气体并且总体上在向下的方向上引导工艺气体流。气体分配装置10同样需要连接 到设置为使液体循环通过气体分配装置10的冷却系统30,从而在操作期间将气体分配装置 的温度保持在希望的温度。提供类似的冷却剂部件(未示出）来冷却反应腔室5的壁。反应腔 室5同样具有设置为通过在或靠近腔室的下部的端部(未示出)排出来自腔室内部的废气的 排气系统35,从而允许来自气体分配装置10的气体在向下的方向上持续流动。
[0024]主轴40设置在腔室内，使得主轴40的中心轴线45在向上和向下的方向上延伸。主 轴40通过传统的整合了轴承和密封件(未示出）的旋转通过装置50安装在腔室上，使得主轴 40能够绕中心轴线45旋转，从而将密封件保持在主轴40和反应腔室5的壁之间。主轴在其上 端一一即主轴最靠近气体分配装置10的端部一一具有固定件55。如下面进一步的说明，固 定件55是适于可拆离地接合晶片载体的晶片载体保持机构的一示例。在所述的具体的实施 例中，固定件55是朝向主轴的上端逐渐变细且终止在平坦的上表面的总体上截头圆锥体元 件。截头圆锥体元件是具有锥形物的平截头体的形状的元件。主轴40连接到设置为绕中心 轴线45使主轴40旋转的如电动机驱动器的旋转驱动机构60。
[0025] 加热元件65安装在腔室内并且围绕固定件55下方的主轴40。反应腔室5还具有导 向前腔室75的进入开口 70,以及用于关闭和打开进入开口的门80。门80在图1中仅示意性地 示出，并且示出为在以实线示出的闭合位置和在80'以虚线示出的打开位置之间是可移动 的，在闭合位置，门将反应腔室5的内部与前腔室75隔开。门80具有合适的控制和启动机构， 该机构用于在打开位置和闭合位置之间移动门80。实际上，门可以包括如在例如美国第7， 276,104号专利中公开的在向上和向下方向上可移动的遮板(shutter )，其公开的内容通过 引用合并于此。图1所示的装置可以进一步包括载荷机构(未示出），其能够在操作条件下将 晶片载体从前腔室75移动到腔室并且使得晶片载体接合主轴40,并且还能够将晶片载体从 主轴40移开并且移入前腔室75。
[0026] 该装置还包括多个晶片载体。在图1所示的操作条件下，第一晶片载体85设置反应 腔室5的内部处于一操作位置，而第二晶片载体90设置在前腔室75内。每个晶片载体包括大 体上是圆盘形式的具有中心轴线(参见图2)的基体95。基体95绕中心轴线对称地形成。在操 作位置，晶片载体基体的中心轴线与主轴40的中心轴线45重合。基体95可以形成为单件或 多件的复合。例如，如公开号为20090155028的美国专利申请中公开的--其公开的内容通 过引用合并于此，晶片载体基体可以包括限定基体绕中心轴线的较小区域的中心(hub)和 限定盘状基体的其余部分的较大部分。理想地，基体95由不会污染加工且能够在加工中经 受得住遭遇的温度的材料制成。例如，盘的较大部分可以大部分地或整个地由如石墨、金刚 砂或其它耐热材料制成。基体95总体具有总体平行于彼此延伸的并且总体上垂直于盘的中 心轴线的平坦的上表面100和下表面110。基体95还具有一个或多个适于保持多个晶片的晶 片保持部件。
[0027] 在操作中，如由蓝宝石、金刚砂或其它结晶基板形成的盘状晶片的晶片115置于每 个晶片载体的每个凹穴120内。典型地，晶片115的厚度与其主要表面尺寸相比要小。例如， 直径约2英寸(50mm)的圆形晶片可以厚约430μπι或更小。如图1所示，晶片115放置为上表面 向上，使得上表面暴露在晶片载体的上部。应注意到的是，在各个实施例中，晶片载体85承 载不同数量的晶片。例如，在一个示例的实施例中，晶片载体85适于保持六个晶片。在另一 如图2所示的示例的实施例中，晶片载体保持12个晶片。
[0028]在典型的M0CVD工艺中，将在其上载有晶片的晶片载体85从前腔室75载入反应腔 室5内，并且放置在如图1所示的操作位置。在该情况下，晶片的上表面面向上朝向气体分布 装置10。启动加热元件65,并且运行旋转驱动机构60,以使主轴40和晶片载体85绕轴线45旋 转。典型地，主轴40以约50-1500转/分钟的旋转速度旋转。启动工艺气体供应单元15、20和 25,以提供气体通过气体分配装置10。气体向下朝向晶片载体85传递，经过晶片载体85的上 表面100和晶片115,并且绕晶片载体的外周向下传递到出口和排气系统50。由此，晶片载体 的上表面和晶片115的上表面暴露到包括由各种工艺气体供应单元提供的各种气体的混合 的工艺气体中。更典型地，上表面的工艺气体主要包含由载体气体供应单元20提供的载体 气体。在典型的化学气相沉积工艺中，载体气体可以是氮气，因此晶片载体的上表面的工艺 气体主要由具有少量的反应气体成分的氮气组成。
[0029]加热元件65主要通过辐射热传递将热传递到晶片载体85的下表面110。应用到晶 片载体85的下表面的热向上穿过晶片载体的基体95流动到晶片载体的上表面100。向上穿 过基体的热还向上穿过气体至每个晶片的上表面，并且向上穿过晶片至晶片115的上表面。 热从晶片载体85的上表面100和晶片的上表面辐射到加工腔室的更冷的元件，例如，辐射至 加工腔室的壁和辐射至气体分配装置10。热还从晶片载体85的上表面100和晶片的上表面 传递到经过这些表面的工艺气体。
[0030] 在所述的实施例中，系统包括多个设计用于确定每个晶片115的表面的加热的均 勾性的部件。在该实施例中，温度分析系统(temperature profiling system)125接收温度 信息，该温度信息包括来自温度监测器130的温度和温度监测位置信息。此外，温度分析系 统125接收在一个实施例中能够来自旋转驱动机构60的晶片载体位置信息。根据该信息，温 度分析系统125在晶片载体85上构建晶片120的温度分布。该温度分布代表每个晶片120的 表面上的热分布。
[0031] 图2和图3详细示出晶片载体200,也称作基座。每个晶片保持位点是总体上圆形凹 进的形式，或从上表面215向下延伸到基体210的凹穴205的形式。图3是凹穴205(在图2中通 过水平线以及两个成角度的箭头限定边界）的剖视图。总体上圆形形状制造为与晶片240的 形状相对应。每个晶片载体200包括基体210,基体210大体是具有中心轴线220的圆盘形式。 基体210绕中心轴线220对称地形成。在操作状态，晶片载体200的中心轴线220与主轴的轴 线（图3)重合。基体210可以作为单件形成或以多件复合而成。每个凹穴205具有设置在上表 面215的周围部分下方的底面225。每个凹穴205也具有围绕底面225并且限定凹穴205的外 周的周壁表面230。周壁表面230从基体210的上表面215朝向底面225向下延伸。在多个实施 例中，尤其如图3中所示，周壁表面230可以具有底切，其中壁在至少一部分外周上方向里朝 向凹穴的中心倾斜。因此，周壁表面230形成相对于底面225的锐角。在一个示例性实施例 中，周壁表面230和底面225之间形成的角是80度。
[0032]在相关的实施例（未不出）中，周壁表面230的部分具有不同的倾斜度。例如，在一 个这样的实施例中，周壁表面230距离晶片载体的中心轴线220最远的那些部分具有更大的 锐角。在另一相关实施例中，如图3所示，底面225包括支撑部件(standoff feature)，例如 沿每个凹穴205的周边定位在特定位置的突出部235。突出部235使晶片240升高离开底面 225,由此容许一些气流围绕晶片240的边缘并且在晶片240的下面下方。在其它实施例中， 晶片240可以通过安装在凹穴205内的位于周壁表面230正下方的环使凹穴底面225升高;环 可以占用突出部235的位置(即代替环），以使晶片240的外周安置在环上。
[0033]图4是安装在凹穴405中的晶片400的部分平面示意图，同时晶片载体以所示的旋 转方向转动。当晶片载体转动时，在其对应晶片凹穴405中的每个晶片400响应于通过凹穴 405周壁表面的最外侧部分施加给晶片的离心力而沿晶片的相应的晶片载体轴线410向外 发挥被动离心力(reactive centrifugal force)。被动离心力由标记有f的箭头表示，该箭 头沿晶片载体径向轴线410从中心轴线415指向外部。作为结果，在内部上产生增加尺寸的 间隙420,并且晶片400的外部贴着于凹穴405的内壁。这种情形在外部总体承受增加的局部 温度一一即热点一一的情况下形成温度非均匀性。
[0034]总体上，晶片凹穴的形状是圆形，以使晶片凹穴相对于凹穴的中心轴线具有单一 的半径，如上文图4中所说明的。然而，为了努力在晶片和晶片凹穴的周壁之间保持更均匀 的间隙以容许在CVD工艺期间更均匀的气体分布，最终降低温度非均匀性，晶片凹穴可以包 含不同的形状。在各种实施例中，晶片凹穴可以包含两个或更多个具有不同半径的弧，以使 凹穴的形状可以是类圆形或椭圆形。
[0035] 如图5所示，根据一种类型的实施例，晶片500安装在凹穴中，凹穴由两个复合半径 的相交弧形成。第一弧515的半径510比第二弧525的半径520更小。第一弧515和第二弧525 以实线示出，两者一起组成凹穴的周边。为了说明的目的，这些弧延伸以形成封闭的圆，未 构成晶片凹穴周边任何部分的那些部分以虚线示出。第一弧515与第二弧525在相交点530 处相交。在所示的实施例中，晶片载体的每个晶片凹穴形状由复合半径的两个相交弧形成。 在相关的实施例中，具有不同半径的三个或更多弧可以形成凹穴周边的形状。
[0036] 根据这些实施例，这样的晶片凹穴可以降低晶片和晶片凹穴内部之间的接触点， 晶片贴着于晶片凹穴内部(在晶片载体转动期间承受离心力或被动离心力，如箭头f所示）， 如上文所述。此外，使用图5中所示形状的晶片凹穴可以增加晶片凹穴内壁和晶片周边之间 的间隙535,以及使间隙535与具有单一曲率的晶片凹穴相比更均匀。有利地，这确保更好的 气流并且降低在CVD加工期间影响晶片的温度非均匀性。
[0037] 在一个实施例中，晶片凹穴形状被设置为在加工期间当晶片位于凹穴中时，间隙 535在凹穴外周的大部分上方尺寸总体均匀。在这样的背景下，间隙总体均匀的尺寸限定为 具有+/ -10 %的公差的间隙尺寸。在相关实施例中，间隙5 3 5在晶片保持凹穴外周的至少 66%上是总体均匀的。在又一相关实施例中，间隙535是在晶片保持凹穴外周的至少75%上 是总体均匀的。在进一步的实施例中，半径限定为使间隙535是在晶片保持凹穴外周的至少 55 %上是均匀的。
[0038] 在其它实施例中，晶片凹穴可以由复合半径限定形状，以使对应于那些半径的弧 没有自然相交（即没有交点）。根据一个实施例，如图6所示，晶片600位于凹穴中，凹穴形状 由两个不相交的复合半径的弧限定。第一弧615的半径610比第二弧625的半径620更小；然 而，如果在延伸的情况下形成封闭的圆（以虚线示出），则第一弧615将位于第二弧625中并 且不相交。在一些实施例中，晶片凹穴由两个或更多个不相交的复合半径的弧限定。在相关 实施例中，由两个不相交的复合半径的弧限定形状的晶片凹穴包括连接部分640,其对称地 位于晶片凹穴中心轴线415的每一侧上并且靠近晶片凹穴的远端，晶片贴着在该远端(施加 离心力，以箭头示出），如上文所述。连接部分640使晶片凹穴的周壁完整以连接第一弧615 和第二弧625。
[0039]如图6所示，第一弧615和第二弧625形成具有复合半径的晶片凹穴，其中对应于每 个半径的弧不相交（以实线示出）。这样的晶片凹穴一一包括如图6中所示形状的晶片凹 穴一一能够减少晶片和晶片凹穴的内部之间的接触点，晶片贴着于该部分(施加离心力f)， 如上文所述。此外，使用如图6中所示形状的晶片凹穴可以增加晶片凹穴内部和晶片周边之 间的间隙635,同样使间隙635更均匀，最终确保更好的气流并且降低形成温度非均匀性的 可能性。
[0040]在一个实施例中，晶片凹穴形状限定为在加工期间当晶片位于凹穴中时，使间隙 635在凹穴外周大部分上尺寸总体均匀。在这样的背景下，间隙总体均匀的尺寸限定为具有 +/-10%的公差的间隙尺寸。在相关实施例中，间隙635在晶片保持凹穴外周的至少66%上 是总体均匀的。在又一相关实施例中，间隙635是在晶片保持凹穴外周的至少75%上是总体 均匀的。在进一步的实施例中，半径限定为使间隙635是在晶片保持凹穴外周的至少55%上 是均匀的。
[0041 ]上述实施例旨在说明而并非限制。可以想到落入权利要求中的其它变形。例如，在 相关实施例中，对于给定的晶片载体，不同晶片保持凹穴可以具有限定凹穴的不同结构的 复合半径。例如，在一个实施例中，在位于距离晶片载体的中心更近或更远的晶片保持凹穴 之间，第一弧对于第二弧的半径长度可以不同。例如，对于更靠近晶片载体中心的这些凹穴 而言，第一弧615的长度可以是第二弧625长度的更小比例。在某些其它实施例中，也可以想 到的是，对于更靠近中心的凹穴而言相反的结构（即第一弧615是更大的比例）。可以针对图 5所述实施例的弧515和525作出类似的设置。
[0042]在另一类型的变形中，第一弧和第二弧的曲率半径可以从一个晶片保持凹穴变化 到位于相同晶片载体上的另一个。
[0043] 仍在另一类型的变形中，第一弧和第二弧515和525或615和625中的每一个分别相 对于晶片载体径向轴线410对称设置。在另一实施例中，弧可以不对称地设置以使晶片定位 为在某种程度上偏离中心，这进一步有助于减轻在某些结构中的加热非均匀性。例如，如图 7A-D所示，第一弧和第二弧中的每一个的中心可以设置为使它们两者位于相同晶片载体径 向轴线410上。为了说明的目的，弧延伸以形成封闭圆，在这种情况下以虚线示出的那些部 分并未组成晶片凹穴周边的任何部分。在一些情况下，第一弧715和第二弧725也可以相对 于相同的晶片载体径向轴线410是对称的，第一弧715的半径710比第二弧725的半径720更 小（图7A;同样参见图4-6)。在其它情形下，第一弧715可以相对于晶片载体径向轴线410是 对称的，并且第二弧725相对于晶片载体径向轴线410是不对称的，第一弧715的半径710比 第二弧725的半径720更小（图7B)。在其它情形中，第一弧715可以相对于晶片载体径向轴线 410是不对称的并且第二弧725可以相对于晶片载体径向轴线410是对称的，第一弧715的半 径710比第二弧725的半径720更小（图7C)。仍在其它情形中，第一弧715和第二弧725两者相 对于晶片载体径向轴线410可以都不对称，第一弧715的半径710比第二弧725的半径720更 小(图7D)。
[0044] 此外，如图8A-D所示，第一弧和第二弧中的每一个的中心可以设置为使它们不位 于相同的晶片载体径向轴线上。为了说明的目的，弧延伸形成封闭的圆，在这种情况下以虚 线示出的那些部分并未组成晶片凹穴周边的任何部分。在一些情形中，第一弧815和第二弧 825可以相对于分开的晶片载体径向轴是对称的，例如第一弧815(具有半径810)可以具有 并非位于晶片载体径向轴线410上的中心，而第二弧825(具有半径820)可以具有位于晶片 载体径向轴线410上的中心（图8A)。在其它情形中，第一弧815(具有半径810)可以是相对于 晶片载体径向轴线410对称的并且具有位于晶片载体径向轴线410上的中心，而第二弧825 (具有半径820)可以是相对于晶片载体径向轴线410不对称的并且具有并非位于晶片载体 径向轴线410上的中心（图8B)。在其它情形中，第一弧815(具有半径810)可以是相对于晶片 载体径向轴线410不对称的但具有位于晶片载体径向轴线410上的中心，而第二弧825(具有 半径820)可以是相对于单独的晶片载体轴线（即并非是晶片载体径向轴线410)对称的并且 具有并非位于晶片载体径向轴线410上的中心（图8C)。仍在其它情形中，第一弧815(具有半 径810)和第二弧825(具有半径820)两者相对于分开的晶片载体轴（如晶片载体径向轴线 410和单独的晶片载体径向轴线)都是不对称的并且两者都具有位于单独径向轴(如晶片载 体径向轴线410和单独的晶片载体径向轴线）上的中心（图8D)。这些以及其它变形有助于进 一步减轻发生在晶片800上的温度非均匀性。
[0045] 此外，尽管本发明的方面能够参照具体的实施例进行说明，本领域的技术人员应 理解到在不脱离本发明的权利要求保护的范围内可以对本发明的形式和大量内容做出变 化。本领域的普通技术人员将理解到，本发明可以包含比上述的任何单独实施例示出的特 征更少的特征。这里所述的实施例并非详尽地呈现了各种方案，本发明的各种特征可以组 合。相应地，实施例并非部件互斥的组合，而是，本发明可以包含选自不同单独实施例的不 同单独部件的组合，如图本领域普通技术人员所理解的。
[0046] 上述引用的文献的任何合并限于使得不存在与本发明公开的内容相反的主题合 并。上述引用的文献的任何合并进一步限于使得包括到文献中的权利要求没有通过引用合 并到本发明的权利要求中。上述任何文献的权利要求合并为公开内容的部分，除非有特别 说明。上述引用的文献的任何合并进一步限于使得文献中提供的任何定义不通过引用合并 于本发明中，除非有特别说明。
[0047] 为了解释本发明的权利要求的目的，明确表明没有援引美国35U. S. C.第6段第110 部分的规定，除非在权利要求中陈述具体的术语"用于…的手段"或"用于…的步骤" ("means for"或"step for"）。
【主权项】
1. 一种用于通过化学气相沉积(CVD)在一个或多个晶片上生长外延层的系统中的晶片 载体，所述晶片载体包含： 基体，所述基体绕中心轴线对称地形成并且包括垂直于所述中心轴线的总体平面的上 表面； 多个晶片保持凹穴，所述凹穴从所述上表面凹进所述基体中，每个所述晶片保持凹穴 包括： 总体平行于所述上表面的底面；以及 周壁，所述周壁围绕所述底面并且限定所述晶片保持凹穴的周边； 其中每个所述晶片保持凹穴具有沿垂直于所述中心轴线的对应晶片载体径向轴线设 置的凹穴中心;并且 每个所述晶片保持凹穴具有周边，所述周边具有至少通过围绕第一弧心设置的具有第 一曲率半径的第一弧和围绕第二弧心设置的具有第二曲率半径的第二弧所限定的形状，其 中所述第二弧与所述第一弧在下列至少一个方面不同： 所述第一曲率半径与所述第二曲率半径不同；或 所述第一弧心与所述第二弧心不同。2. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述 第一弧和所述第二弧相交。3. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述 第一弧和所述第二弧不相交。4. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧具有比所述第二弧更小的曲率半径。5. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧具有比所述第二弧更大的曲率半径。6. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径向轴线对称地设置， 所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的所述周边。7. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第二弧围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径向轴线对称地设置， 所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的周边。8. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧和所述第二弧各自围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径 向轴线对称地设置，所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的所述周边。9. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径向轴线不对称地设 置，所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的所述周边。10. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第二弧围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径向轴线不对称地设 置，所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的所述周边。11. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴具有相对于所述中心 轴线的近端和远端，并且在每个所述晶片保持凹穴的所述周边中，所述第一弧位于所述远 端并且所述第二弧位于所述近端； 其中所述第一弧和所述第二弧各自围绕对应于所述晶片保持凹穴的所述晶片载体径 向轴线不对称地设置，所述晶片保持凹穴具有由所述第一弧和所述第二弧限定的所述周 边。12. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴的所述周边的形状进 一步通过至少一个连接部限定，所述至少一个连接部与所述第一弧和所述第二弧两者都相 交。13. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴的所述周边的形状进 一步通过两个连接部限定，每个所述连接部与所述第一弧和所述第二弧两者都相交。14. 根据权利要求1所述的晶片载体，进一步包含： 第一晶片保持凹穴和第二晶片保持凹穴;并且 其中普通晶片保持凹穴的所述第一弧的长度对于所述第二弧的长度之间的比率与所 述第一晶片保持凹穴和所述第二晶片保持凹穴之间的不同。15. 根据权利要求1所述的晶片载体，进一步包含： 第一晶片保持凹穴和第二晶片保持凹穴;并且 其中普通晶片保持凹穴的所述第一弧的曲率半径对于所述第二弧的曲率半径之间的 比率与所述第一晶片保持凹穴和所述第二晶片保持凹穴之间的不同。16. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴的所述周边被构造为 在CVD加工期间，当晶片被放置在所述晶片保持凹穴中时，所述晶片的外边缘和所述晶片保 持凹穴的所述周边之间的间隙是围绕所述晶片外周的至少50%尺寸上总体均匀的。17. 根据权利要求1所述的晶片载体，其中每个所述晶片保持凹穴的所述周边被构造为 在CVD加工期间，当晶片被放置在所述晶片保持凹穴中时，所述晶片的外边缘和所述晶片保 持凹穴的所述周边之间的间隙是围绕所述晶片外周的至少75%尺寸上总体均匀的。18. -种用于构造晶片载体的方法，所述晶片载体应用于通过化学气相沉积(CVD)在一 个或多个晶片上生长外延层的系统中，所述方法包含： 对称地围绕中心轴线将基体成型为包括垂直于所述中心轴线的总体平面的上表面； 形成从所述上表面在所述基体中凹进的多个晶片保持凹穴，每个所述晶片保持凹穴包 括： 总体平行于所述上表面的底面；以及 围绕所述底面并且限定所述晶片保持凹穴周边的周壁表面； 其中在形成多个所述晶片保持凹穴中，每个所述晶片保持凹穴被成型为具有沿垂直于 所述中心轴线的对应晶片载体径向轴线设置的凹穴中心;并且 每个所述晶片保持凹穴具有周边，所述周边具有至少通过围绕第一弧心设置的具有第 一曲率半径的第一弧和围绕第二弧心设置的具有第二曲率半径的第二弧限定的形状，其中 所述第二弧与所述第一弧在下列至少一个方面不同： 所述第一曲率半径与所述第二曲率半径不同；或 所述第一弧心与所述第二弧心不同。
【文档编号】H01L21/205GK106030761SQ201580006019
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】桑迪普·克里希南, 卢卡斯·厄本
【申请人】美国维易科精密仪器有限公司