半导体外延生长衬底制造技术

本发明专利技术揭示一种划分成子区域的生长衬底，包括：生长衬底，形成在生长衬底第一主表面上的沟槽，氧化覆盖物或氮化覆盖物形成在沟槽中，沟槽把生长衬底分隔成至少两个子区域。沟槽的俯视形状包括，直线形状、圆弧形、曲线形、不规则形状。子区域的形状包括，三角形、正方形、长方形、平行四边形、五边形、六边形、八边形、圆形、环形、不规则形状、不规则环形状，以及上述形状的组合。沟槽的宽度大于等于2倍的预计的后续生长的外延层的厚度。生长衬底进一步包括边缘沟槽，边缘沟槽形成在生长衬底的圆周的边缘。边缘沟槽的形状包括圆环形状和不规则形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体外延生长的生长衬底。
技术介绍
为了降低生产成本，使得LED进入通用照明领域，LED行业正在经历采用大尺寸的生长衬底的发展过程。生长衬底的尺寸越大，均匀性问题越重要，只有解决了大尺寸生长衬底的外延生长的均匀性问题，采用大尺寸生长衬底以便降低成本的优势才能充分表现出来。 在外延生长时，生长衬底的第二主表面接触加热的石墨盘，温度较高；生长衬底的第一主表面散热，并接触气体，温度较低，两个主表面之间的温度差使得生长衬底翘曲。另夕卜，外延层与生长衬底的热涨系数不同，每个生长衬底的内部应力、厚度及厚度均匀性等各不相同，因此，每片生长衬底在外延生长过程中，会发生翘曲，而且，翘曲的形状和程度各不相同，这就使得每片生长衬底的温度场的分布不同，导致外延片上的每个芯片的性能不同。只是单纯改进设备，很难完全解决同一外延片上的芯片的性能的均匀性问题。因此，需要改进生长衬底。在这个方向，已经有一些努力。为了局部化和最小化晶格常数和热涨系数的失配的效应，中国专利申请2005100089317提出一种生长衬底，即，首先在生长衬底上通过刻蚀形成阱，没有刻蚀到的地方形成阱壁，然后进行外延生长，外延层同时生长在阱和阱壁的顶部，形成一个整体外延层。其缺点是形成阱和阱壁的工艺对生长衬底造成的污染和损伤，影响后续的外延生长的外延层的性能；不能减小生长衬底的两个主表面之间的温度差造成的生长衬底翘曲。为了在硅衬底上制造无裂纹的外延层，中国专利200610072230. 4提出一种在生长衬底上形成沟槽和台面的方法，首先在生长衬底上形成沟槽和台面图形，然后进行外延生长，每个台面上形成一个芯片，形成在台面上的外延层和形成在沟槽底部的外延层不连接。其缺点是形成沟槽和台面的工艺对生长衬底造成的污染和损伤，影响后续的外延生长的外延层的性能；沟槽的深度大于外延层的厚度，增加刻蚀的成本；不能减小生长衬底的两个主表面之间的温度差造成的生长衬底翘曲；每个台面上生长一个芯片，沟槽的面积占整个生长衬底的面积的比例大，降低了产品率，而且，由于外延生长的边缘效应，生长在台面上的外延层的性能降低。因此，需要一种新的划分成子区域的生长衬底，即具有划分成子区域的生长衬底的优点，又具有生长衬底没有被污染和损伤以及减小生长衬底的翘曲等优点，使得划分成子区域的生长衬底成为可以量产的产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种划分成子区域的生长衬底，以减少生长衬底翘曲，改进生长衬底内部的温度场分布不均匀性的现象，从而使同一个外延片上的芯片的性能均匀，并且改善芯片的性能，因此，使得这一种划分成子区域的生长衬底可以应用于大批量、低成本的生产。本专利技术提供一种新的划分成子区域的生长衬底，S卩，通过刻蚀在生长衬底的第一主表面(顶面)上形成沟槽，并且在沟槽的底面上形成氧化物覆盖层或氮化物覆盖层，沟槽把生长衬底分成至少两个个子区域，最后进行生长衬底制造工艺的抛光工艺过程。生长衬底的第二主表面(底面)在外延生长时接触石墨盘。这样制造的生长衬底的原理和优势在于，(I)最后进行的抛光工艺过程消除了在生长衬底上形成沟槽和形成氧化物覆盖层或氮化物覆盖层时造成的对子区域的表面的污染和对子区域的表面的晶体的损伤，因此，后续生长的外延层的性能得到保证和提高，因而可以量产。(2)氧化物覆盖层或氮化物覆盖层的导热系数远小于生长衬底(包括氮化镓生长衬底、蓝宝石生长衬底、硅生长衬底、石墨生长衬底、氧化铝陶瓷生长衬底、氮化铝陶瓷生长衬底、氧化锌生长衬底)的导热系数，使得沟槽的底面与生长衬底的底面的温度差小于子 区域的顶面和子区域的底面的温度差，每个子区域的顶面和底面之间的温度差造成的翘曲力量与相邻的子区域的顶面和底面之间的温度差造成的翘曲力量将至少部分抵消。(3)与整个生长衬底相比较，每个子区域的尺寸比较小，因此，由于每个子区域的顶面和底面之间的温度差造成的每个子区域的翘曲程度较小。(4)每个子区域上的外延层对其下面的生长衬底的拉伸或挤压作用与相邻的子区域上的外延层对其下面的生长衬底的拉伸或挤压作用相互抵消。(5)与整个生长衬底相比较，每个子区域的尺寸比较小，因此，由于每个子区域的外延层与生长衬底的热涨系数的失配造成的每个子区域的翘曲程度较小。因此，上述的原理和优势不但提高外延片上不同位置的芯片的性能，而且使得在外延生长过程中生长衬底的翘曲程度降低，提高生长衬底内部的温度场分布的均匀性；提高生长衬底内部的温度场分布的均匀性，减小了外延层内的应力，进而提高了芯片性能的均匀性，达到提高外延片上不同位置的芯片的性能的均匀性，提高大批量生产的良品率。下述的描述适用于本专利技术的所有实施实例。(I) 一种划分成子区域的生长衬底，包括生长衬底，生长衬底的第一主表面具有沟槽，在沟槽中具有氧化物覆盖层或氮化物覆盖层，氧化物覆盖层或氮化物覆盖层覆盖沟槽的底面。(2)沟槽把生长衬底分隔成至少两个子区域，在每个子区域，生长衬底的第一主表面暴露，外延层不在沟槽的底面上生长。(3)子区域包括边缘子区域和中心子区域，边缘子区域的一个边与其他子区域不相连接，而是生长衬底的边缘。中心子区域的所有的边与其他子区域连接。(4)氧化物覆盖层或氮化物覆盖层包括，二氧化硅覆盖层，氮化硅覆盖层。(5)沟槽的宽度大于等于2倍的预计的后续生长的外延层的厚度。(6)子区域的形状包括，多边形、圆形、环形、不规则形状、不规则环形状，以及多边形、圆形、环形、不规则形、不规则环形状的组合。子区域的多边形状包括，三角形、正方形、长方形、平行四边形、五边形、六边形、八边形，等。子区域的形状的组合包括，至少两个相同形状的子区域，或者，至少两个不相同形状的子区域。(7)沟槽的俯视形状包括，直线形状、圆弧形状、曲线形状、不规则形状，以及直线形状、圆弧形状、曲线形状、不规则形状的组合。直线形状沟槽包括，与平边平行的直线、与平边垂直的直线、与平边成非90度非O度的角度的斜线。(8)沟槽的俯视形状由下述的至少一个元素组成，元素包括与平边平行的直线、与平边垂直的直线、与平边成非90度非O度的角度的斜线、圆弧、曲线，以及与平边平行的直线元素、与平边垂直的直线元素、与平边成非90度非O度的角度的斜线元素、圆弧元素、曲线元素的组合。沟槽的俯视形状的组合包括，至少两个相同俯视形状的沟槽，或者，至少个不相同俯视形状的沟槽。(9)圆形沟槽由多个首尾相连的圆弧形状沟槽组成。(10)多边形沟槽由多个首尾相连的直线形状沟槽组成。 (11)任何一条斜线形状沟槽、圆弧形状沟槽、曲线形状沟槽、不规则形状沟槽都可以用多个较短的平行于平边2的直线形状沟槽和多个较短的垂直于平边2的直线形状沟槽代替。一个实施实例较短的平行于平边2的直线形状沟槽的长度等于一个预计后续制造的芯片的平行于平边2的边的边长加切割道的宽度，较短的垂直于平边2的直线形状沟槽的长度等于同一个芯片的垂直于平边2的边的边长加切割道的宽度。(12)生长衬底进一步包括边缘沟槽，边缘沟槽形成在生长衬底的圆周的边缘。边缘沟槽的俯视形状包括圆形和不规则形状。(13)边缘沟槽中形成氧化物覆盖层或氮化物覆盖层，氧化物覆盖层或氮化物覆盖层覆盖边缘沟槽的底面。(14)生长衬底包括，氮化镓生长衬底(GaN)、碳化硅生长衬底(SiC)、蓝宝石生长衬底、硅生长衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种划分成子区域的生长衬底，包括：生长衬底，所述的生长衬底的第一主表面具有沟槽，在所述的沟槽中具有氧化物覆盖层或氮化物覆盖层，所述的氧化物覆盖层或氮化物覆盖层覆盖所述的沟槽的底面，所述的沟槽把所述的生长衬底分隔成至少两个子区域，在每个所述的子区域，所述的生长衬底的第一主表面暴露。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晖，
申请(专利权)人：张涛，彭晖，
类型：发明
国别省市：