具有增强的热均匀性特征的改良晶圆载体制造技术

一种晶圆载体组件，用在通过化学气相沉积(CVD)在一个或多个晶圆上生长外延层的系统中，晶圆载体组件包括关于中心轴线对称形成的晶圆载体主体，其包括垂直于所述中心轴线、大体为平面的顶面，和平行于顶面、为平面的底面。至少一个晶圆保持袋从顶面凹陷在晶圆载体主体中。至少一个晶圆保持袋中的每一个包括底表面和周缘壁表面，周缘壁表面围绕底表面并界定那个晶圆保持袋的周缘。至少一个热控制特征包括在晶圆载体主体中形成的内部空腔或孔隙，其由晶圆载体主体的内表面界定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有増强的热均匀性特征的改良晶圆载体 在先申请本申请要求于2013年6月5日提交的美国临时申请第61/831,496号的相关权益，其全部内容通过引用合并在此。
技术介绍
本专利技术涉及晶圆处理设备，用在这种处理设备中的晶圆载体，以及晶圆处理方法。许多半导体器件通过在衬底上外延生长半导体材料而形成。衬底通常是圆盘形式的晶体材料，通常称为“晶圆”。例如，由诸如II1-V族半导体的复合半导体制成的器件通常通过使用金属有机化学气相沉积(M0CVD)生长连续的复合半导体层而形成。在这个过程中，晶圆暴露于通常包括金属有机化合物和V族元素源的气体组合，该气体组合在晶圆保持在升高温度的同时流过晶圆表面。II1-V族半导体的一个示例是氮化镓，其可通过有机镓化合物与氨在具有合适晶格间距的衬底(例如，蓝宝石晶圆)上反应而形成。通常，在氮化镓和有关化合物的沉积过程中，晶圆保持在500-1200°C等级的温度。复合器件可通过在略微不同的反应条件下(例如，添加其他第III或V族元素以改变半导体的晶体结构及能带隙)在晶圆表面上连续沉积许多层而制成。例如，在基于氮化镓的半导体中，可使用不同比例的铟、铝或两者来改变半导体的能带隙。而且，可添加P型或η型掺杂物来控制各层的传导性。在所有的半导体层都形成之后，并且通常在施加适当的电触点之后，晶圆被切成单独的器件。诸如发光二极管(LED)，激光器和其他电子和光电器件的器件可以以这种方法制造。在通常的化学气相沉积过程中，许多晶圆被保持在通常称作晶圆载体的器件上，所以各晶圆的顶面暴露于晶圆载体的顶面。然后晶圆载体被放置到反应室中，并在气体混合物流过晶圆载体表面的同时保持处于期望的温度。在处理过程中保持载体上各个晶圆顶面上的所有点都处于一致情况是非常重要的。反应气体组分及晶圆表面温度的微小变化导致产生的半导体器件性能不期望的变化。例如，当沉积镓和铟的氮化物层时，晶圆表面温度的变化会导致沉积层的组分和能带隙变化。因为铟具有相对较高的蒸汽压力，因此在晶圆表面温度较高的那些区域沉积层会具有较低比例的铟和较高的能带隙。当沉积层是LED结构的活跃光发射层时，由晶圆构成的LED的发射波长也会变化。这样，迄今为止本领域中相当大的努力一直致力于保持一致的条件。—种业界广泛使用的CVD设备使用具有许多晶圆保持区并以大圆盘形式的晶圆载体，各晶圆保持区适合于保持一个晶圆。晶圆载体在反应室内支撑于转轴(spindle)上，所以晶圆载体的顶面(具有露出的晶圆表面)向上面向气体分配元件。转轴旋转时，气体向下引导到晶圆载体的顶面上并朝着晶圆载体的周缘流过顶面。使用过的气体通过设置在晶圆载体下面的端口排出反应室。晶圆载体通过加热元件(通常是设置在晶圆载体的底面下面的电阻加热元件)保持在期望的升高温度。这些加热元件保持在高于晶圆表面期望温度的温度，而气体分配元件和室壁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，热从阻性加热元件传递至晶圆载体的底面，并向上流过晶圆载体至单个晶圆。热从晶圆和晶圆载体传递至气体分配元件和室壁。尽管迄今为止本领域中相当大的努力一直致力于设计这种系统的优化，但仍然期望进一步改进。特别地，期望提供各晶圆表面上更均匀的温度，以及整个晶圆载体上更均匀的温度。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种晶圆载体，包括主体(其具有沿水平方向延伸、彼此相向的顶面和底面)和多个向顶面敞开的袋，每个这种袋适于保持晶圆的顶面暴露于主体的顶面，载体界定了垂直于水平方向的垂直方向。晶圆载体主体有利地包括一个或多个在载体主体内诸如沟槽、袋或其他空腔的热控制特征。在一种实施方式中，热控制特征掩埋在晶圆载体的主体内。在另一种实施方式中，使用了掩埋和非掩埋(即，露出的)热控制特征的组合。在又一实施方式中，热控制特征形成允许处理气体流动的通道。在另一实施方式中，热控制特征具体地位于在晶圆袋之间的晶圆载体的区域之下。这些热控制特征限制热流至这些区域的表面，因此保持这些表面部分相对较冷。在一种实施方式中，在袋之间的区域的表面温度保持在大概晶圆的温度，因此避免了历史流动(historic flow)加热效应。在另一实施方式中，晶圆载体在晶圆之下设有通孔以便利直接加热晶圆。在一个这种实施方式中，晶圆由隔热支撑环支撑。在相关实施方式中，瞳孔具有底切，其在晶圆载体底面产生的开口大于在顶面产生的开口。本专利技术的又一方面包括整合了上述晶圆载体的晶圆处理装置，以及使用这种载体处理晶圆的方法。【附图说明】连同附图，考虑以下本专利技术各种实施方式的详细描述可更完整地了解本专利技术，其中:图1是描绘根据本专利技术一个实施方式的化学气相沉积装置的简化示意剖视图。图2是用于图1装置中的晶圆载体的图解俯视图。图3是沿图2中线3-3的断续、图解剖面图，描绘了晶圆载体连同晶圆。图4、5和6是描绘根据本专利技术更多实施方式的晶圆载体的一部分的断续、图解剖面图。图7是描绘根据本专利技术又一实施方式的晶圆载体的一部分的断续、图解剖面图。图8类似于图7，但描绘了常规晶圆载体的一部分。图9是图7和8中晶圆载体的操作过程中的温度分布图。图10-16是描绘根据本专利技术更多实施方式的晶圆载体的部分的断续、图解剖面图。图17和18是描绘根据本专利技术又更多实施方式的晶圆载体的部分的断续、图解俯视图。图19-24是描绘根据本专利技术其他实施方式的晶圆载体的部分的断续、图解剖面图。图25是根据本专利技术另一实施方式的晶圆载体的图解仰视图。图26是描绘图25中晶圆载体的一部分的放大、断续、图解仰视图。图27是沿图25中线27-27的断续、图解剖面图。图28和29是描绘根据本专利技术又更多实施方式的晶圆载体的部分的断续、图解仰视图。图30是描绘图29中晶圆载体的一部分的放大、断续、图解仰视图。图31是描绘根据本专利技术又另一实施方式的晶圆载体的一部分的断续、图解仰视图。图32是根据本专利技术又另一实施方式的晶圆载体的图解仰视图。图33是说明晶圆载体的主体内热流线的剖面图，包含具有水平分量的流线，水平分量导致热覆盖(heat blanketing)效应，处理过程中热覆盖效应在晶圆表面上产生温度梯度。图34是描绘根据本专利技术一个实施方式的热绝缘特征的剖面图，其中添加底板以在晶圆载体的主体内产生掩埋空腔。图35是说明图34中实施方式的变型的剖面图，其中掩埋空腔主要沿水平取向定向，并具有一定大小、定位成位于晶圆载体中除了根据一种实施方式的袋之下的区域中。图36是晶圆载体在晶圆袋之间特别识别区域的俯视图。图37A是说明图35-36中实施方式的变型的剖面图，其中平坦的切口在晶圆载体的底面上、位于根据一种实施方式的晶圆袋之间的区域之下形成。图37B是说明图35-36中实施方式的变型的剖面图，其中弯曲的切口在晶圆载体的底面上、位于根据一种实施方式的晶圆袋之间的区域之下形成。图38说明了图37中描绘的实施方式的变型，其中深切口用作根据一种实施方式的热特征。图39说明了使用深切口与水平通道的组合的实施方式。图40说明了使用敞开切口与掩埋袋的组合的另一实施方式。图41说明了热绝缘特征充填层叠的固体材料的实施方式。图42说明了适于处理硅晶圆的晶圆载体的另一种实施方式。虽然本专利技术可作出各种改型和替代形式，其细节已经由附图中的示例示出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆载体组件，用在通过化学气相沉积(CVD)在一个或多个晶圆上生长外延层的系统中，所述晶圆载体组件包括：关于中心轴线对称形成的晶圆载体主体，包括垂直于所述中心轴线、大体为平面的顶面，和平行于所述顶面、为平面的底面；在所述晶圆载体主体中的至少一个晶圆保持区，至少一个晶圆保持区中的每一个包括穿过所述晶圆载体主体的穿孔，所述穿孔从所述顶面延伸穿过所述底面，并且所述穿孔由所述晶圆载体主体的内周缘表面界定，所述晶圆保持区还包括凹陷在所述顶面之下并沿着所述内周缘表面的支架，所述支架适于在绕所述中心轴线旋转时将晶圆保持在所述晶圆保持区内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·阿莫，桑迪普·克利希南，亚历克斯·张，博扬·米特洛维奇，亚历山大·古雷利，
申请(专利权)人：维易科仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US