CN103094424B - 晶片载具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶片载具，其包含一具有一高度的承载主体，具有一凹口，凹口的底面为一曲面，其中曲面包含一凸面自凹口的侧边向凹口的圆心凸出一高度或一凹面自凹口的侧边向凹口的圆心凹陷一深度；以及多个支撑柱位于承载主体的周边。

Description

晶片载具

技术领域

本发明涉及一种晶片载具，特别是涉及一种关于包含一具曲面的承载主体及多个支撑柱的晶片载具。

背景技术

在发光二极管的制作工艺中，外延层需要成长在一基板上，基板的功能类似于晶片拉晶时的晶种。当基板的晶格常数与外延层的晶格常数相近，在外延层成长时可以减少外延层与基板之间晶格的差排、错位等缺陷。基板的选择以相同于外延层的材料最佳，因为基板与外延层的晶格常数等物理特性相近，在外延层成长于基板的过程中较不会因为不同的反应炉温度范围，而在外延层与基板之间产生应力，形成翘曲，影响外延层的品质。但是在某些外延层材料上，并无相同于外延层材料的基板可供使用，也无相同于外延层晶格常数的材料可以使用，亦或是考量到生产成本的因素而无法选择最理想的基板。

综合上述原因，一旦基板材料与外延层材料不同，亦或是外延层的组成材料有数种，只要其中一种或一种以上的外延层材料与基板的材料不同，或是晶格常数不同、膨胀系数不同、硬度不同，这都将导致外延层成长于基板的过程中，因不同的反应炉温度而在外延层与基板之间产生不同的应力，形成不同的翘曲或形变。轻度的应力可能造成外延层因受热不均匀而导致外延品质不佳，且外延层形变所造成的弯曲也会影响后续的制作工艺。但是，如果所产生的应力过大，则可能导致外延层破裂。

一般用于发光二极管外延层成长的方式包含气相外延法(VPE)或有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。其中，有机金属化学气相沉积法(MOCVD)是最常用的外延技术，通常用来成长GaN、AlGaInP等薄膜。首先，将一基板放置于一载具(carrier)上，然后将位在载具上的基板移置于一反应炉中成长一外延层，形成一晶片结构。在外延层成长的过程中，反应炉温度会持续变化。由于外延层和基板的晶格常数、热膨胀系数不同，在不同的温度区间，晶片结构会产生不同程度的翘曲和形变。

晶片结构的翘曲会使晶片无法与载具完全贴合，造成晶片结构表面温度分布不均匀，如果此时正在成长一发光层，晶片结构表面温度分布不均匀将会影响到晶片结构上不同区域的发光层发光波长分布不同。

图1描述了现有技术中一晶片载具10，包含一承载主体100具有一凹口102，凹口102的底面103为一平面。一晶片104包含一成长基板及一成长于成长基板上的外延层，其中外延层包含一发光层。在外延层成长于成长基板的过程中，反应炉温度会持续变化。因外延层和成长基板的晶格常数、热膨胀系数不同，在不同的温度区间，晶片会产生不同程度的翘曲和形变。如图1所示，晶片104的侧视图为一凸面，当成长发光层于成长基板上时，因晶片104与载具凹口102的底面103顶触的区域只有晶片104周围部分区域，此时用于成长发光层的反应炉温度如果以晶片104的中心区域为考量，将导致晶片104边缘的成长温度与晶片104中心区域的成长温度不同。由于成长于成长基板上的发光层因晶片104上不同的区域有不同的成长温度，其发光波长亦不同。

图2描述了现有技术中一晶片载具20，包含一承载主体200具有一凹口202，凹口202的底面203为一平面。一晶片204包含一成长基板及一成长于成长基板上的外延层，其中外延层包含一发光层。如图2所示，晶片204的侧视图为一凹面，当成长发光层于成长基板上时，因晶片204与载具凹口202的底面203顶触的区域只有晶片204中心区域，晶片204容易晃动。当晶片载具20高速旋转时，晶片204可能飞出。

如图3A所示，一晶片载具30，包含一承载主体300具有一凹口302，凹口302的底面303为一平面；以及一支撑环305位于承载主体300的周边。一晶片304包含一成长基板及一成长于成长基板上的外延层，其中外延层包含一发光层。

如图3B所示，支撑环305的上视形状大约为一圆形。支撑环305沿着晶片304周围将晶片304架高，使晶片304不会因只有晶片304的中心区域与载具凹口302的底面303相顶触而容易晃动。但是，支撑环305与晶片304外围直接接触使晶片外围的成长温度与晶片中心区域的成长温度不同。由于成长于成长基板上的发光层因晶片304外围与中心区域有不同的成长温度，其发光波长亦不同。

发明内容

本发明的目的在于提出一晶片载具，以改善一晶片外围与中心区域的发光二极管晶粒发光波长的均匀性。

为达上述目的，依据本发明一实施例的一晶片载具，包含：一具有一高度的承载主体，具有一凹口，凹口的底面为一曲面，其中曲面包含一凸面自凹口的侧边向凹口的圆心凸出一高度或一凹面自凹口的侧边向凹口的圆心凹陷一深度；以及多个支撑柱位于承载主体的周边。

附图说明

图1为现有的晶片载具剖视图。

图2为现有的晶片载具剖视图。

图3A为现有的晶片载具剖视图。

图3B为现有的晶片载具上视图。

图4A为本发明第一实施例的晶片载具剖视图。

图4B为本发明第一实施例的晶片上视图。

图5A为本发明第二实施例的晶片载具剖视图。

图5B为本发明第二实施例的晶片上视图。

图6为本发明第一、二实施例的晶片载具上视图。

图7为本发明第一、二实施例晶片载具的各多个支撑柱上视图。

图8A为本发明第一、二实施例晶片载具的平边上视图。

图8B为本发明第一、二实施例晶片及晶片载具的上视图。

主要元件符号说明

晶片载具10、20、30、40、50、60、701、80

承载主体100、200、300、400、500

承载主体高度401、501

承载主体凹口102、202、302、402、502

底面103、203、303、403、503

凸面高度403a

凹面深度503a

晶片104、204、304、404、504、804

支撑环305

支撑柱405、505、605、704

支撑柱高度405a、505a

第一侧边702

第二侧边703

平边803、4041、5041、8041

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列描述并配合图4A至图8B的图示。如图4A所示，依据本发明第一实施例的一晶片载具40的剖视图如下：如图4A所示，本发明第一实施例的晶片载具40，包含一具有一高度401的承载主体400，承载主体400具有一凹口402，凹口402的底面403为一曲面；以及多个支撑柱405位于承载主体400的周边。

本发明第一实施例的晶片载具40的凹口402的上视形状大约为一圆形，其尺寸为可容置一直径2～8英寸(时)的商用晶片。如图8A所示，图8A为一晶片载具80的上视图，如果是为承载4英寸或是4英寸以上的晶片，晶片载具80凹口的上视形状还包含一平边803。一晶片404包含一成长基板及一成长于成长基板上的外延层，其中外延层包含一发光层。外延层的材料包含一种以上的元素选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)、及硒(Se)所构成的群组。

承载主体400的材料包含复合性材料，例如陶瓷；半导体材料，例如氮化硼、碳化硅；导电性材料，例如石墨或金属，其中金属包含钼、钨、钛、锆或上述的任意合金；非导电性材料，例如石英。

本发明第一实施例中，凹口402的上视形状大约为圆形，其中凹口的上视形状包含一侧边及一圆心。凹口402的底面403为曲面，其中曲面包含一凸面自凹口402的侧边向凹口402的圆心凸出一高度403a。在本实施例中，凸面高度403a介于15至1000微米之间。凸面高度403a与晶片载具40所承载的晶片404尺寸成一正比关系，其中，晶片尺寸与凸面高度之间正比比值的范围介于7至125之间。当晶片404尺寸越大，在高温下成长外延层时，晶片404所产生的翘曲亦越大，所以晶片载具40的承载主体400的凸面高度403a亦需要再增高。当晶片载具40所承载的晶片404尺寸为2英寸时，承载主体400的凸面高度403a范围介于15至65微米之间。当晶片载具40所承载的晶片404尺寸为4英寸时，承载主体400的凸面高度403a范围介于15至160微米之间。当晶片载具40所承载的晶片404尺寸为6英寸时，承载主体400的凸面高度403a范围介于15至400微米之间。当晶片载具40所承载的晶片404尺寸为8英寸时，承载主体400的凸面高度403a范围介于15至1000微米之间。

由于外延层和成长基板的晶格常数、热膨胀系数不同，在不同的温度区间，晶片会产生不同程度的翘曲和形变。在本实施例中，如果此时晶片的翘曲形状为一凸面，选择包含凸面的晶片载具40会使晶片表面温度分布较均匀，晶片上不同区域的发光层发光波长分布亦较均匀。

本发明第一实施例的晶片载具40还包含多个支撑柱405位于承载主体400的周边。在本实施例中，多个支撑柱405的数量为至少三个，且多个支撑柱405位于承载主体400的周边。多个支撑柱405位于承载主体400的周边的上视图如图6所示，图6为一晶片载具60的上视图，多个支撑柱605的数量为至少三个，且多个支撑柱605位于承载主体的周边。

本发明第一实施例的各多个支撑柱405的上视图如图7所示。图7为一晶片载具701的各多个支撑柱704的上视图，各多个支撑柱704的上视图包含一第一侧边702，其中第一侧边还包含一具有一第一曲率半径的第一弧面；及多个第二侧边703，其中各多个第二侧边还包含一具有一第二曲率半径的第二弧面，且第二曲率半径不同于第一曲率半径。

如图4A所示，各多个支撑柱405具有一高度405a小于承载主体400的高度401，且各多个支撑柱高度405a大于承载主体400的凸面高度403a。在本实施例中，各多个支撑柱405的高度405a介于15至1000微米之间。多个支撑柱405的材料包含复合性材料，例如陶瓷；半导体材料，例如氮化硼、碳化硅；导电性材料，例如石墨或金属，其中金属包含钼、钨、钛、锆或上述的任意合金；非导电性材料，例如、石英。

图4B为晶片404的上视图，晶片404包含一平边4041，如图4A所示，在本实施例中，晶片404被多个支撑柱405架高后，由于晶片404无法通过直接与晶片载具40的底面403接触而受热，且平边4041处因加热不易，影响到晶片404上发光层的发光波长。此现象随着晶片404尺寸加大而更加明显。当晶片载具80凹口包含平边803，如图8A所示，可减少晶片平边8041和晶片载具平边803间的空隙803a，而降低晶片平边4041和晶片载具平边803间的空隙803a所产生受热不佳的情形，如图8B所示。故在本实施例中，晶片载具40承载4英寸或是4英寸以上的晶片，且晶片载具40凹口的上视形状还包含一平边。

依据本发明第二实施例的一晶片载具50的剖视图如下：如图5A所示，本发明第二实施例的晶片载具50，包含一具有一高度501的承载主体500，承载主体500具有一凹口502，凹口502的底面503为一曲面；以及多个支撑柱505位于承载主体500的周边。

本发明第二实施例的晶片载具50的凹口502的上视形状大约为一圆形，其尺寸为可容置一直径2～8英寸的商用晶片。如图8A所示，图8A为晶片载具80的上视图，如果是为承载4英寸或是4英寸以上的晶片，晶片载具80凹口的上视形状还包含平边803。一晶片504包含一成长基板及一成长于成长基板上的外延层，其中外延层包含一发光层。外延层的材料包含一种以上的元素选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)、及硒(Se)所构成的群组。

承载主体500的材料包含复合性材料，例如陶瓷；半导体材料，例如氮化硼、碳化硅；导电性材料，例如石墨或金属，其中金属包含钼、钨、钛、锆或上述的任意合金；非导电性材料，例如石英。

本发明第二实施例中，凹口502的上视形状大约为圆形，其中凹口的上视形状包含一侧边及一圆心。凹口502的底面503为曲面，其中曲面包含一凹面自凹口502的侧边向凹口502的圆心凹陷一深度503a。在本实施例中，凹面深度503a介于15至1000微米之间。凹面深度503a与晶片载具50所承载的晶片504尺寸成一正比关系，其中，晶片尺寸与凹面深度之间正比比值的范围介于7至125之间。当晶片504尺寸越大，在高温下成长外延层时，晶片504所产生的翘曲也越大，所以晶片载具50的承载主体500的凹面深度503a也需要再加深。当晶片载具50所承载的晶片504尺寸为2英寸时，承载主体500的凹面深度503a范围介于15至65微米之间。当晶片载具50所承载的晶片504尺寸为4英寸时，承载主体500的凹面深度503a范围介于15至160微米之间。当晶片载具50所承载的晶片504尺寸为6英寸时，承载主体500的凹面深度503a范围介于15至400微米之间。当晶片载具50所承载的晶片504尺寸为8英寸时，承载主体500的凹面深度503a范围介于15至1000微米之间。

由于外延层和成长基板的晶格常数、热膨胀系数不同，在不同的温度区间，晶片会产生不同程度的翘曲和形变。在本实施例中，如果此时晶片的翘曲形状为一凹面，选择包含凹面的晶片载具50会使晶片表面温度分布较均匀，晶片上不同区域的发光层发光波长分布亦较均匀。

本发明第二实施例的晶片载具50还包含多个支撑柱505位于承载主体500的周边。在本实施例中，多个支撑柱505的数量为至少三个，且多个支撑柱505位于承载主体500的周边。多个支撑柱505位于承载主体500的周边的上视图如图6所示，图6为晶片载具60的上视图，多个支撑柱605的数量为至少三个，且多个支撑柱605位于承载主体的周边。

本发明第二实施例的各多个支撑柱505的上视图如图7所示。图7为晶片载具701的各多个支撑柱704的上视图，各多个支撑柱704的上视图包含第一侧边702，其中第一侧边还包含具有第一曲率半径的第一弧面；及多个第二侧边703，其中各多个第二侧边还包含具有第二曲率半径的第二弧面，且第二曲率半径不同于第一曲率半径。

如图5A所示，各多个支撑柱505具有一高度505a小于承载主体500的高度501，且各多个支撑柱高度505a大于承载主体500的凹面深度503a。在本实施例中，各多个支撑柱505的高度505a介于15至1000微米之间。多个支撑柱505的材料包含复合性材料，例如陶瓷；半导体材料，例如氮化硼、碳化硅；导电性材料，例如石墨或金属，其中金属包含钼、钨、钛、锆或上述的任意合金；非导电性材料，例如石英。

图5B为晶片504的上视图，晶片504包含一平边5041，如图5A所示，在本实施例中，晶片504被多个支撑柱505架高后，由于晶片504无法通过直接与晶片载具50的底面503接触而受热，且平边5041处因加热不易，影响到晶片504上发光层的发光波长。此现象随着晶片504尺寸加大而更加明显。当晶片载具80凹口包含平边803，如图8A所示，可减少晶片平边5041和晶片载具平边803间的空隙803a，而降低晶片平边5041和晶片载具平边803间的空隙803a所产生受热不佳的情形，如图8B所示。故在本实施例中，晶片载具50承载4英寸或是4英寸以上的晶片，且晶片载具50凹口的上视形状还包含一平边。

本发明另一实施例提供一种晶片载具的制造方法，其包含成长一外延层于一成长基板以形成一晶片结构；量测晶片结构的翘曲率；以及依据晶片结构的翘曲率，提供一如第一、二实施例所述的晶片载具，即当晶片结构的翘曲形状为一凸面时，提供一包含凸面及多个支撑柱的晶片载具；当晶片结构的翘曲形状为一凹面时，则提供一包含凹面及多个支撑柱的晶片载具，其中凸面包含一凸面高度，凹面包含一凹面深度，凸面高度和凹面深度的范围如第一、二实施例所述，与晶片载具所承载的一晶片尺寸成一正比关系，其中多个支撑柱的数量为至少三个。其中，外延层的材料包含一种以上的元素选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)、及硒(Se)所构成的群组。

以上各图式与说明虽仅分别对应特定实施例，然而，各个实施例中所说明或揭露的元件、实施方式、设计准则、及技术原理除在彼此显相冲突、矛盾、或难以共同实施之外，吾人当可依其所需任意参照、交换、搭配、协调、或合并。

虽然本发明已说明如上，然而其并非用以限制本发明的范围、实施顺序、或使用的材料与制作工艺方法。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (9)

1.一晶片载具，其包含︰

具有一高度的承载主体，具有凹口，该凹口的底面为一曲面；以及

多个支撑柱位于该承载主体的周边，其中该多个支撑柱之一个包含一第一侧边及多个第二侧边，该第一侧边具有一第一曲率半径，该多个第二侧边各包含一第二曲率半径，且该第二曲率半径不同于该第一曲率半径。

2.如权利要求1所述的晶片载具，其中该凹口的上视形状为一圆形。

3.如权利要求1所述的晶片载具，其中该凹口的上视形状包含侧边及圆心。

4.如权利要求3所述的晶片载具，其中该曲面包含凸面自该凹口的该侧边向该凹口的该圆心凸出一高度或一凹面自该凹口的该侧边向该凹口的该圆心凹陷一深度。

5.如权利要求2所述的晶片载具，其中该凹口的上视形状还包含一平边。

6.如权利要求1所述的晶片载具，其中该多个支撑柱的数量为至少三个。

7.如权利要求4所述的晶片载具，其中各该多个支撑柱具有一高度小于该承载主体的该高度。

8.如权利要求7所述的晶片载具，其中各该多个支撑柱的该高度大于该凸面的该高度或该凹面的该深度。

9.如权利要求1所述的晶片载具，其中该承载主体及/或该支撑柱包含复合性材料、半导体材料、导电性材料、或非导电性材料。