CN103094443A - 图形生长衬底 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种图形生长衬底，包括：生长衬底，形成在生长衬底上的隔离带，隔离带把生长衬底分隔成至少两个子区域。子区域的形状包括，多边形、圆形、环形、非规则形状，以及多边形、圆形、环形和非规则形状的组合，等。其中，子区域的多边形形状包括，正三角形、正方形、长方形、平行四边形、正六边形，等。隔离带的厚度为1埃至10微米，隔离带的宽度为：≥2x(预计的外延层生长的厚度-隔离带的厚度)。生长衬底进一步包括边缘隔离带，边缘隔离带形成在生长衬底的圆周的边缘。边缘隔离带的形状包括园环形状和齿状环形状，等。

Description

图形生长衬底

技术领域

本发明涉及一种外延生长的图形生长衬底。

背景技术

LED行业面临的主要挑战之一是：外延生长的均匀性。业界长时间以来把注意力主要集中在提高MOCVD设备的气流均匀性、石墨盘的温度场的均匀性和实时监控生长衬底的翘曲程度。但是，即使能够把石墨盘的温度场的均匀性做到完美，由于每个生长衬底的内部应力、厚度及厚度均匀性等各不相同，每片生长衬底在外延生长过程中由于外延层和生长衬底的热涨系数不同所带来的翘曲的形状和程度各不相同，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。即使采用实时监控生长衬底的翘曲程度，但是，尤其是对几十片的大型MOCVD设备，很难实时监控每一片生长衬底的翘曲程度；即使能够监控，由于每一片生长衬底的翘曲程度不同，也很难调整生长工艺以便适应每一片生长衬底。因此，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。

同时，LED行业正在经历从2寸到4寸、到6寸、再到8寸、甚至更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。因此，即使提高了2英寸外延片的均匀性，仍然需要面对采用更大尺寸生长衬底的外延片的均匀性问题。

因此，需要改进生长衬底。

发明内容

本发明从改进生长衬底着手，采用隔离带把生长衬底分成数个子区域，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，同时，每个子区域的外延层的尺寸比较小，因此，降低在外延生长过程中，外延片的翘曲程度，提高外延片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。一旦把区域外延生长和改进MOCVD设备的性能相结合，就能够更好的提高外延生长的均匀性，极大的降低生长衬底的个体差异性带来的外延生长的均匀性的不确定性。

本发明的目的是提供一种外延生长的图形生长衬底，以减少外延生长时中出现的外延片翘曲和外延片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。

下述的描述适用于本发明的所有实施例。

(1)图形生长衬底，包括：生长衬底，形成在生长衬底上的隔离带，隔离带把生长衬底分隔成至少两个子区域，在每个子区域，生长衬底的表面暴露。

(2)生长衬底包括，蓝宝石生长衬底，硅生长衬底，石墨生长衬底，等。

(3)隔离带的厚度为1埃至10微米。

(4)隔离带的宽度≥2x(预计的外延层生长的厚度-隔离带的厚度)。

(5)子区域的形状包括，多边形、圆形、环形、非规则形状。

(6)子区域的形状进一步包括，多边形、圆形、环形、非规则形状的组合。

(7)子区域的多边形形状包括，正三角形、正方形、长方形、平行四边形、正六边形。

(8)生长衬底进一步包括边缘隔离带，沿着生长衬底的圆周的边缘形成一个环形隔离带，称之为边缘隔离带。

(9)边缘隔离带的形状包括环形和齿状环形。

(10)隔离带和/或边缘隔离带的材料包括，二氧化硅，氮化硅，高温金属，高温金属化合物，等。其中，高温金属包括，钨，钛，等。

(11)形成隔离带和/或边缘隔离带的方法包括：在生长衬底上形成隔离带和/或边缘隔离带的材料的薄膜，利用光刻技术形成隔离带和/或边缘隔离带。

(12)在生长衬底上形成隔离带和/或边缘隔离带的材料的薄膜的方法包括，PECVD方法、电子束方法、电镀方法，等。

(13)在带有隔离带和/或边缘隔离带的材料的薄膜的生长衬底上形成隔离带和/或边缘隔离带的方法包括，干法刻蚀、湿法刻蚀，等。

(14)本发明的区域生长技术，可以应用于LED行业的外延生长，也可以应用于其他行业的外延生长，例如，激光，硅半导体，等。

附图说明

图1展示本发明的带有子区域和隔离带的生长衬底的一个实施例的俯视图。

图2a展示本发明的带有子区域、隔离带和边缘隔离带的生长衬底的一个实施例的俯视图。

图2b展示图2a的实施例的局部放大图。

图2c展示本发明的带有子区域、隔离带和齿状环形形状的边缘隔离带的生长衬底的一个实施例的俯视图。

图3a展示本发明的生长衬底在外延生长过程中内部应力分布的一个实施例的截面图。

图3b展示本发明的生长衬底在外延生长过程中内部应力分布的一个实施例的截面图。

图4a至图4d展示本发明的生长衬底的子区域的形状的几个实施例的俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1展示本发明的带有子区域和隔离带的生长衬底的一个实施例的俯视图。在生长衬底11上形成隔离带13，隔离带13把生长衬底11分隔成至少2个子区域。

子区域包括边缘子区域和中心子区域，边缘子区域有一个边不与其他子区域相连接，而是生长衬底11的边缘。中心子区域与周边的其他子区域连接。

图1中，共有16个子区域：12个边缘子区域12a和4个中心子区域12b。

注意：子区域的数量并不限于16个，子区域的数量至少有2个。外延层并不在隔离带上生长。

图2a展示本发明的带有子区域、隔离带和具有圆环形状的边缘隔离带的生长衬底的一个实施例的俯视图。在生长衬底11上形成隔离带13，隔离带13把生长衬底11分隔成25个子区域：16个边缘子区域12a和9个中心子区域12b。与图1展示的实施例不同，图2a的实施例包括一个围绕生长衬底11边缘的园环形状的边缘隔离带21a。

图2b展示图2a的实施例的局部放大图。

图2c展示本发明的带有子区域、隔离带和具有齿状环形的形状的边缘隔离带21b的生长衬底的一个实施例的俯视图。

图3a展示本发明的生长衬底在外延生长过程中内部应力的一个实施例的截面图。生长衬底11被隔离带13分成多个子区域，每个子区域上生长子外延层30，相邻子区域上生长的子外延层互不连接。每个子外延层30对生长衬底的表面施加挤压作用31，相邻两个子外延层30对生长衬底11的挤压作用31互相抵消。

图3b展示本发明的生长衬底在外延生长过程中内部应力的一个实施例的截面图。生长衬底11被隔离带13分成多个子区域，每个子区域上生长子外延层30，相邻子区域上生长的子外延层互不连接。每个子外延层30对生长衬底的表面施加拉伸作用32，相邻两个子外延层30对生长衬底11的拉伸作用32互相抵消。

图4a至图4d展示本发明的生长衬底的子区域的形状的几个实施例的俯视图。图4a展示的子区域42a的形状是正三角形。图4b展示的子区域42b的形状是平行四边形。图4c展示的子区域42c的形状是园形。图4d展示的子区域42d的形状是正六边形。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种图形生长衬底，包括：生长衬底，形成在所述的生长衬底上的隔离带，所述的隔离带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，所述的生长衬底的表面暴露。

2.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的隔离带的厚度为1埃至10微米。

3.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的隔离带的宽度≥2x(预计的外延层生长的厚度-隔离带的厚度)。

4.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的子区域的形状包括，多边形、圆形、环形、非规则形状。

5.根据权利要求4的图形生长衬底，其特征在于，所述的子区域的形状进一步包括，多边形、圆形、环形和非规则形状的组合。

6.根据权利要求4的图形生长衬底，其特征在于，所述的子区域的多边形形状包括，正三角形、正方形、长方形、平行四边形、正六边形。

7.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的生长衬底进一步包括边缘隔离带，所述的边缘隔离带形成在所述的生长衬底的圆周的边缘。

8.根据权利要求7的图形生长衬底，其特征在于，所述的边缘隔离带的形状包括园环形状和齿状环形状。

9.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的生长衬底包括，蓝宝石生长衬底、硅生长衬底、石墨生长衬底。

10.根据权利要求1的图形生长衬底，其特征在于，所述的隔离带的材料包括，二氧化硅，氮化硅，高温金属，高温金属化合物。

11.根据权利要求10的图形生长衬底，其特征在于，所述的高温金属包括，钨，钛。

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