[发明专利]一种用于MOCVD的基片以及在基片上生长缓冲层的方法

说明书

本发明提供一种用于MOCVD的基片，其特征在于，基片上表面包括中心区域和边缘区域，所述边缘区域环绕所述中心区域，其中中心区域由单晶结构的氧化铝构成，且表面光滑，边缘区域表面粗糙，使得所述基片被送入MOCVD反应腔时，在中心区域生长出单晶结构的缓冲层，边缘区域生长多晶结构的缓冲层。在缓冲层生长过程中，边缘区域多晶结构的缓冲层中出现的裂缝不会沿着晶格结构延伸到中区域单晶结构的缓冲层中，大幅提高的半导体器件生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，特别涉及一种用于金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的基片和在基片上进行处理以形成缓冲层的方法。

背景技术

MOCVD工艺被广泛用于制造LED芯片以及功率器件等半导体器件。 MOCVD设备的结构图如图1所示包括一个反应腔体100，腔体内的底部包括一个托盘110，托盘上放置有一个或多个待加工的基片10。托盘下方通过一个驱动装置如旋转轴112驱动进行旋转，同时托盘110下方设置有加热器114，使得托盘110被加热到需要的温度(600-1200度)。加热器114和旋转轴112 被一个侧壁113包围着，减少热量向周围辐射，也防止反应气体进入托盘110 下方。反应腔顶部包括一个顶盖200，顶盖内包括一个气体喷淋头用于向下方供应多种反应气体。气体喷淋头包括多个互相气体隔离的气体扩散腔201、 202，分别通过各自的气体管道211、212向反应腔内托盘110上方的反应空间通入不同的反应气体，如金属有机气体(TMG)和含氮气体(NH3)等最终在基片10上形成所需要的化合物，如氮化镓GaN。其中气体喷淋头中还包括一冷却液管道205，联通到冷却液源，以冷却气体喷淋头。用于形成LED 器件的半导体材料层通常由晶体的氮化镓构成，但是现有技术常用的基片材料通常是有晶体氧化铝(Al2O3)构成。两者之间的晶体结构相差巨大，晶格不匹配，所以需要在基片上首先生长多层的缓冲层才能最终生长生产LED所需要的GaN材料层。现有技术中缓冲层通常是氮化铝AlN层，但是在蓝宝石(Al2O3)基体上高温外延生长AlN时由于晶格失配，在缓冲层厚度逐渐增长过程中，缓冲层内会产生很大的应力，AlN生长到一定厚度时就会产生裂纹，裂纹先从基片边缘处产生，向中心延伸，裂纹的存在使得AlN薄膜不适合进行下一步的器件结构生长，因此必须抑制生长时裂纹的产生，图2 是利用仪器扫描基片上的AlN薄膜后显示出的裂纹，其中的每一条线条均代表一条裂纹，如此多的裂纹导致上方的半导体结构无法进行有效生长，大量基片上的加工面积上生成的器件报废；所以现有技术需要提供一种新的装置或者生长工艺以克服在缓冲层AlN生长过程中大量出现的裂纹，以改善LED 器件生产质量和产量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种器件或者一种特殊工艺使得用于 MOCVD的蓝宝石基片上生长较厚的缓冲层过程中不会产生严重的开裂现象。

本发明提出了一种用于MOCVD的基片，基片上表面包括中心区域和边缘区域，所述边缘区域环绕所述中心区域，其中中心区域由单晶结构的氧化铝构成，且表面光滑，边缘区域表面粗糙，使得所述基片被送入MOCVD反应腔时，在中心区域生长出单晶结构的缓冲层，边缘区域生长多晶的缓冲层。

进一步地，基片边缘区域的宽度小于4mm，其中中心区域的表面粗糙度小于1nm，所述边缘区域的表面粗糙度大于等于5nm。

本发明还提出了一种用于MOCVD的基片，基片上表面包括中心区域和边缘区域，所述边缘区域环绕所述中心区域，所述基片边缘包括一台阶部，所述台阶部的上表面高度低于所述中心区域的上表面高度，一个辅助环设置在所述台阶部上，所述辅助环的上表面具有与中心区域不同的粗糙度或者材料。其中所述辅助环也可以有氧化铝制成，上表面的粗糙度大于中心区域的粗糙度，或者辅助环也可以由碳化硅制成。