[发明专利]用于化学气相沉积的具有热盖的晶圆载体

说明书

本发明提供一种晶圆载体，所述晶圆载体被配置为与化学气相沉积装置一起使用，包括：板，其具有布置为彼此相对的顶表面和底表面；多个平台，其限定在所述板的所述顶表面上；一个或多个盖区段，其配置为与所述板的所述顶表面接合，所述一个或多个盖区段中的每一个限定至少一个孔，所述孔对应于所述多个平台中的一个；改进包括：对于每个平台和相应的盖区段而言：多个径向内基座，其仅设置在所述平台上以支撑相应的衬底；以及多个径向外基座，其仅设置在所述顶表面上并且配置为支撑相应的盖区段。

技术领域

本发明一般地涉及半导体制造技术，并且更具体地，涉及化学气相沉积(CVD)处理和相关联的设备，用以在处理期间保持半导体晶圆。

背景技术

在发光二极管(LED)和其他高性能器件(例如激光二极管、光学检测器和场效应晶体管)的制造中，化学气相沉积(CVD)工艺通常用于在蓝宝石或硅衬底上利用材料(例如氮化镓)生长薄膜堆叠结构。CVD工具包括处理室，该处理室为密封的环境，其允许注入的气体在衬底(通常以晶圆的形式)上反应以生长薄膜层。这种制造设备的当前的生产线的示例是和系列金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统，由Veeco InstrumentsInc.of Plainview(New York)制造。

为实现期望的晶体生长，要控制许多工艺参数(例如温度、压力和气体流速)。不同的层采用不同的材料和工艺参数生长。例如，由化合物半导体(例如III-V半导体)形成的器件通常是使用MOCVD通过生长连续的化合物半导体层来形成的。在该工艺中，晶圆暴露于气体的组合，所述气体的组合通常包括作为III族金属源的金属有机化合物，并且还包括当晶圆保持在高温下时在晶圆表面上流动的V族元素源。通常，金属有机化合物和V族源与载气组合，该载气明显不参与反应，例如氮气。III-V族半导体的一个示例是氮化镓，其可以通过有机镓化合物和氨在具有合适晶格间距的衬底(例如蓝宝石晶圆)上反应形成。在沉积氮化镓和相关化合物期间，晶圆通常保持在大约1000-1100℃的温度。

在MOCVD工艺中，在晶体生长通过在衬底表面上的化学反应发生时，必须特别小心地控制工艺参数以确保化学反应在所需条件下进行。即使工艺条件的微小变化也会对器件质量和产量产生不利影响。例如，如果沉积氮化镓和氮化铟层，则晶圆表面温度的变化将引起沉积的层的成分和能带隙的变化。因为铟具有相对高的蒸气压，所以沉积的层在表面温度较高的晶圆区域中具有较低比例的铟和较大的能带隙。如果沉积的层是LED结构的有源发光层，则由晶圆形成的LED的发射波长也将变化到不可接受的程度。

在MOCVD处理室中，将要在其上生长薄膜层的半导体晶圆放置在快速转动的转盘(称为晶圆载体)上，以使半导体晶圆表面均匀暴露于反应室内的大气中以沉积半导体材料。转速大约为1,000RPM。晶圆载体通常由高导热材料(例如石墨)加工而成，并且通常涂覆有材料(例如碳化硅)保护层。每个晶圆载体在其放置有单独晶圆的顶表面中具有一组圆形缺口或凹槽。通常，晶圆以间隔开的关系支撑到凹槽的每一个的底表面，以允许气体围绕晶圆边缘流动。在公开号为2012/0040097的美国专利申请、专利号为8,092,599的美国专利、专利号为8,021,487的美国专利、公开号为2007/0186853的美国专利申请、专利号为6,902,623的美国专利、专利号为6,506,252的美国专利以及专利号为6,492,625的美国专利中，描述了相关技术的一些示例，其公开内容通过引用并入到本文中。

晶圆载体支撑在反应室内的主轴上，使得具有晶圆的暴露表面的、晶圆载体的顶表面向上面朝向气体分配装置。当主轴转动时，气体被向下引导到晶圆载体的顶表面上，并且朝向晶圆载体的周边流过顶表面。用过的气体通过设置在晶圆载体下方的端口从反应室中排出。通过加热元件(通常为设置在晶圆载体的底表面下方的电阻式电加热元件)将晶圆载体保持在期望的高温下。这些加热元件保持在高于晶圆表面的期望的温度的温度，而气体分配装置通常保持在远低于期望的反应温度的温度，以防止气体过早反应。因此，热量从加热元件传递到晶圆载体的底表面，并向上流过晶圆载体到单独晶圆。