CN102605341A - 气相沉积装置及承载盘 - Google Patents

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CN102605341A CN2011102500592A CN201110250059A CN102605341A CN 102605341 A CN102605341 A CN 102605341A CN 2011102500592 A CN2011102500592 A CN 2011102500592A CN 201110250059 A CN201110250059 A CN 201110250059A CN 102605341 A CN102605341 A CN 102605341A
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陈威呈
李宗霖
梁恭铭
薛永鑫
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本发明公开一种气相沉积装置及承载盘。气相沉积装置包含一承载盘、一气体供应单元、一加热单元以及一旋转单元。承载盘具有一第一基板容置部及一第二基板容置部，第一基板容置部具有一第一深度，第二基板容置部具有一第二深度，第二深度大于第一深度。气体供应单元供应一反应气体至承载盘。加热单元用以加热承载盘。旋转单元可带动承载盘旋转，使加热单元均匀加热承载盘。由于第二基板容置部的第二深度较第一基板容置部的第一深度深，故容置于第二基板容置部的基板可避免与高温承载盘直接接触而降低温度，以维持生产芯片的特性趋于一致。

Description

气相沉积装置及承载盘
技术领域
本发明涉及一种半导体制作工艺装置，特别是涉及一种气相沉积装置及承载盘。
背景技术
气相沉积装置为一种常见的半导体制作工艺装置，其是使用例如有机金属化学气相沉积法(metalorganic chemical vapor deposition，MOCVD ormetalorganic vapor phase epitaxy，MOVPE)在晶片上形成薄膜以制造多样的半导体元件，例如发光二极管(LED)、激光二极管(laser diode)或太阳能电池(solar cell)等光电元件。
在MOCVD制作工艺中，主要是将载流气体(carrier gas)通过有机金属反应源(metalorganic precursor)的容器，并将反应源的饱和蒸气带至反应腔中与其他反应气体混合，然后在被加热的晶片上面发生化学反应促成薄膜的沉积成长。上述的晶片是置放于一承载盘(susceptor)上，承载盘上具有多个晶片容置部可容置多个晶片，且承载盘是由一加热机构加热以进行化学反应。此外，一转动机构连接承载盘，以使承载盘转动而使承载盘上的晶片能够受热均匀。
如图1所示为一种现有的承载盘10，其具有31个晶片容置部11(编号分别为1～31)，晶片容置部11分别容置一例如二英寸晶片。晶片容置部11的剖面示意图如图2所示，晶片容置部11具有一深度H的凹陷以容置晶片W。然而，由图1来看，当承载盘10转动时，编号1的晶片容置部11几近于原地旋转，以致其受热较其他编号的晶片容置部11高。故在同一生产批次的芯片中，编号1的芯片(例如蓝光LED)的波长会异常偏短，而造成良率损失。
因此，如何提供一种气相沉积装置及承载盘，能够调整基板容置部的受热程度而提高生产良率，实为当前重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种能够调整基板容置部的受热程度而提高生产合格率的气相沉积装置及承载盘。
为达上述目的，依据本发明的一种气相沉积装置包含一承载盘、一气体供应单元、一加热单元以及一旋转单元。承载盘具有一第一基板容置部及一第二基板容置部，第一基板容置部具有一第一深度，第二基板容置部具有一第二深度，第二深度大于第一深度。气体供应单元供应一反应气体至承载盘。加热单元用以加热承载盘。旋转单元可带动承载盘旋转，使加热单元均匀加热承载盘。
为达上述目的，依据本发明的一种气相沉积装置包含一承载盘、一气体供应单元、一加热单元以及一旋转单元。承载盘具有多个基板容置部用以分别容置一基板，其中至少一基板容置部在容置基板后，该基板之下存在一辅助空腔。气体供应单元供应一反应气体至承载盘。加热单元用以加热承载盘。旋转单元可带动承载盘旋转，使加热单元均匀加热承载盘。
为达上述目的，依据本发明的一种半导体制作工艺装置使用的承载盘包含多个基板容置部，其中包含一第一基板容置部及一第二基板容置部，第一基板容置部具有一第一深度，第二基板容置部具有一第二深度，且第二深度大于第一深度。
承上所述，由于本发明的承载盘的第二基板容置部较第一基板容置部深，故容置于第二基板容置部的基板(例如晶片)可通过避免与高温承载盘直接接触而调整其温度。由此，例如可降低位于承载盘中心范围的基板容置部的基板的温度，以维持生产芯片的特性趋于一致。另外，本发明的基板容置部具有辅助空腔可避免基板直接与承载盘接触，而调整置放于基板容置部的基板的温度。由此，例如可降低位于承载盘中心范围的基板容置部的基板的温度，以维持生产芯片的特性趋于一致。
附图说明
图1为一种现有的承载盘的示意图；
图2为一种现有的晶片容置部的示意图；
图3为本发明较佳实施例的一种气相沉积装置的示意图；
图4A与图4B分别为本发明较佳实施例的一种第一基板容置部与第二基板容置部的示意图；
图5A至图5C为本发明较佳实施例的基板容置部不同态样的示意图；
图6为本发明较佳实施例的另一种气相沉积装置的示意图；以及
图7为图6的气相沉积装置的一种承载盘的俯视示意图。
主要元件符号说明
10：承载盘
11：晶片容置部
20、30：气相沉积装置
21、31：承载盘
211、311：基板容置部
22、32：气体供应单元
221：进气口
222：出气口
23、33：加热单元
24、34：旋转单元
CU：承载单元
H、H3：深度
H1：第一深度
H2：第二深度
I：凹部
P：凸部
S：基板
W：晶片
WG：废气口
a：第一层凹陷
b：第二层凹陷
c：第三层凹陷
d、e：辅助空腔
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种气相沉积装置及承载盘。
请参照图3所示，本发明较佳实施例的一种气相沉积装置20包含一承载盘21、一气体供应单元22、一加热单元23以及一旋转单元24。本实施例的气相沉积装置20以化学气相沉积装置为例。
承载盘21具有多个基板容置部，可分别容置一基板，基板例如是晶片，基板的材质可例如包含砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、或蓝宝石(Sapphire)。承载盘21的材质可为石墨，或是在制作工艺中不反应的材质。
气体供应单元22供应一反应气体(precursor)至承载盘21。一般而言，在MOCVD制作工艺中，反应气体包含有机金属(metalorganic)反应气体及氢化物(hydride)反应气体。其中，有机金属反应气体可包含TMGa(Trimethylgallium)、TMAl(Trimethylaluminum)、TMIn(Trimethylindium)、Cp2Mg(Bis(cyclopentadienyl)magnesium)、或DIPTe(Diisopropyltelluride)等，氢化物反应气体可包含砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)、氮化氢(NH3)、或硅乙烷(Si2H6)等。本实施例的气体供应单元22具有多个进气口221分别通入有机金属反应气体及氢化物反应气体，并具有多个出气口222以注入反应气体，另外，气相沉积装置20另具有一废气口WG排放反应的废气。
加热单元23用以加热承载盘21，以使承载盘21有效率地吸收由加热单元23所提供的能量而达到薄膜成长所需要的温度。加热单元23可例如设置于承载盘21下方，并可为红外线灯管、热阻丝或微波等方式来加热。
旋转单元24可带动承载盘21旋转，使加热单元23均匀加热承载盘21，进而使生产芯片的特性趋于一致。
本实施例的承载盘21的俯视示意图可参照图1所示，其具有31个基板容置部211(编号1～31)，基板容置部211为一凹槽，可容置基板。其中编号2～31的基板容置部211的剖面示意图如图4A所示，其具有一第一深度H1，而编号1的基板容置部211的剖面示意图如图4B所示，其具有一第二深度H2，且第二深度H2大于第一深度H1。
如图4B所示，编号1的基板容置部211具有一第一层凹陷a与一第二层凹陷b，且第一层凹陷a的宽度大于第二层凹陷b的宽度，使得基板S可置放于第一层凹陷a而不致落入第二层凹陷b。由此，位于承载盘21的中心范围的基板容置部211(编号1)的基板S可由于第二层凹陷b的协助而避免与高温承载盘直接接触进而降低温度，以致编号1的基板容置部211的基板的温度与其他编号的基板容置部211的基板的温度相近或实质相等，进而维持生产芯片特性的一致。换言之，编号1的基板容置部211在容置基板S后，基板S之下存在一辅助空腔，在此，辅助空腔为第二层凹陷b。
需说明的是，编号2～31的基板容置部211可视为权利要求中的第一基板容置部，编号1的基板容置部211可视为权利要求中的第二基板容置部，然而需注意的是，这仅为举例说明，并非用以限制本发明。本发明不限制第一基板容置部与第二基板容置部的数量及位置。
另外，本实施例并不限制第二层凹陷b(辅助空腔)的尺寸，例如，第二层凹陷b的深度可大于等于1微米，且小于等于500微米。此外，本实施例的辅助空腔可有多种变化态样，以下举例说明之。
请参照图5A所示，基板容置部211除了第二层凹陷b之外，其更具有一第三层凹陷c，且第二层凹陷b的宽度大于第三层凹陷c的宽度，并且基板S的宽度大于第二层凹陷b及第三层凹陷c的宽度，使得基板S可置放于第一层凹陷a。第三层凹陷c的深度也可例如大于等于1微米，且小于等于500微米。同样地，通过第二层凹陷b及第三层凹陷c可调整位于基板容置部211的基板S的温度，例如使其降低以与其他基板容置部的基板的温度实质相等。在此，辅助空腔包含第二层凹陷b及第三层凹陷c，即辅助空腔为一多层凹陷。
请参照图5B所示，基板容置部211在容置基板S后，基板S之下存在一辅助空腔d，通过辅助空腔d可调整位于基板容置部211的基板的温度，例如使其降低以与其他基板容置部的基板的温度实质相等。辅助空腔d的深度H3可例如大于等于1微米，且小于等于500微米，但非用以限制本发明。此外，在本实施例中，基板容置部211具有一凹部I位于辅助空腔d，换言之，基板容置部211的一底侧设置一凹部I。
请参照图5C所示，与图5B主要不同的是，图5C所示的基板容置部211具有一凸部P位于辅助空腔e，换言之，基板容置部211的一底侧设置一凸部P。
在上述实施例中，反应气体以垂直方向流至承载盘上的基板，故气相沉积装置20为垂直式气相沉积装置。另外，本发明也可应用于水平式气相沉积装置，以下举例说明之。
请参照图6所示，一种水平式的气相沉积装置30包含一承载盘31、一气体供应单元32、一加热单元33以及一旋转单元34。上述元件的特征可参照气相沉积装置20的叙述，两者主要不同的是，气相沉积装置30的气体供应单元32将反应气体由水平方向释出，且承载盘31如图7的俯视图所示，其包含多个承载单元CU，各承载单元CU具有多个基板容置部311可容置基板。各承载单元CU除了可通过旋转单元34驱动而转动之外，各承载单元CU也可自转。
承载盘31的基板容置部311也可如上述基板容置部211一样，具有不同深度或辅助空腔。由此，可调整基板容置部311的基板的温度，例如使编号1的基板容置部311的基板的温度降低以与其他基板容置部的基板的温度实质相等，进而维持生产芯片特性的一致，而提高良率。由于基板容置部具有不同深度或辅助空腔的特征已于上详述，在此不再赘述。
需注意者，本发明所揭露的承载盘除可应用于气相沉积装置之外，也可应用于所需半导体装置中，例如应用于感应耦合等离子体(inductivelycoupled plasma，ICP)蚀刻机。
综上所述，由于本发明的第二基板容置部的第二深度较第一基板容置部的第一深度大，故容置于第二基板容置部的基板(例如晶片)可通过辅助空腔而避免与高温承载盘直接接触进而调整其温度。由此，例如可降低位于承载盘中心范围的基板容置部的基板的温度，以维持生产芯片的特性趋于一致。换言之，本发明的基板容置部具有辅助空腔可避免基板直接与承载盘接触，而调整置放于基板容置部的基板的温度。由此，例如可降低位于承载盘中心范围的基板容置部的基板的温度，以维持生产芯片的特性趋于一致。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。

Claims (12)

1.一种气相沉积装置，包含：
承载盘，具有第一基板容置部及第二基板容置部，该第一基板容置部具有第一深度，该第二基板容置部具有第二深度，该第二深度大于该第一深度；
气体供应单元，供应一反应气体至承载盘；
加热单元，用以加热该承载盘；以及
旋转单元，可带动该承载盘旋转，使该加热单元均匀加热该承载盘。
2.如权利要求1所述的气相沉积装置，其中该第二基板容置部位于该承载盘的中心范围。
3.如权利要求1所述的气相沉积装置，其中该第二基板容置部具有第一层凹陷及第二层凹陷，该第一层凹陷的宽度大于该第二层凹陷的宽度。
4.如权利要求3所述的气相沉积装置，其中该第二层凹陷的深度大于等于1微米，且小于等于500微米。
5.如权利要求3所述的气相沉积装置，其中该第二基板容置部还具有第三层凹陷，该第二层凹陷的宽度大于该第三层凹陷的宽度。
6.如权利要求1所述的气相沉积装置，其中该第二基板容置部的一底侧设置一凸部或一凹部。
7.一种气相沉积装置，包含：
承载盘，具有多个基板容置部用以分别容置一基板，其中至少一基板容置部在容置基板后，该基板之下存在一辅助空腔；
气体供应单元，供应一反应气体至承载盘；
加热单元，加热该承载盘；以及
旋转单元，可带动该承载盘旋转，使该加热单元均匀加热该承载盘。
8.如权利要求7所述的气相沉积装置，其中具有该辅助空腔的该基板容置部位于该承载盘的中心位置。
9.如权利要求7所述的气相沉积装置，其中该辅助空腔为多层凹陷。
10.如权利要求7所述的气相沉积装置，其中该辅助空腔的深度大于等于1微米，且小于等于500微米。
11.如权利要求7所述的气相沉积装置，其中该基板容置部具有一凸部或一凹部位于该辅助空腔。
12.一种半导体制作工艺装置使用的承载盘，包含：
多个基板容置部，其中包含第一基板容置部及第二基板容置部，该第一基板容置部具有第一深度，该第二基板容置部具有第二深度，该第二深度大于该第一深度。
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