TW201137158A - Metal-organic chemical vapor deposition apparatus - Google Patents

Description

201137158 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition ; CVD)機台，且特別是有關於一種有機金屬化 學氣相沉積(Metal-Organic CVD ; M0CVD)機台。 【先前技術】 在發光二極體(LED)之製程中，各半導體層之磊晶程序 • 係相當重要的步驟。發光二極體的磊晶程序中，一般是以 有機金屬化學氣相沉積(Metal-Organic CVD ; MOCVD)機台 進行’並需要利用晶圓承載盤(Wafer Susceptor)來裝載晶圓 以進行磊晶製程。 請參照第1圖’其係繪示一種傳統有機金屬化學氣相 沉積機台之裝置示意圖。傳統有機金屬化學氣相沉積機台 200主要包含反應腔體202、旋轉座204、晶圓承載盤206、 加熱器208、以及噴氣頭216。 • 半導體材料層之磊晶作業係在反應腔體202内進行。 反應腔體202 —般具有開口 220，以利於將數個晶圓經由 開口 220放置於晶圓承載盤206上。此外，反應腔體202 可根據製程需求’而選擇性地設置至少一排氣口 222。其 中，排氣口 222通常係設置在反應腔體202之下部，以利 多餘之反應氣體與製程所產生廢氣排出。旋轉座2〇4設置 在反應腔體202内。旋轉座2〇4之結構可例如為空心柱體、 . 或為支架結構。旋轉座204可根據製程需求，而在反應腔 體202内原處自轉。 u 201137158 晶圓承载盤206係用以承托與裝載數個晶圓212，以 使晶圓212於反應腔體202内進行磊晶製程。晶圓承载盤 206設置在旋轉座204上，而為旋轉座204所支撐。晶圓 承載盤206可利用例如卡固方式，固定在旋轉座2〇4上。 因此，當旋轉座204旋轉時，可帶動固定在其上之晶圓承 載盤206旋轉，進一步帶動晶圓承載盤206上的晶圓212 轉動。 如第1圖所示，加熱器208設置在晶圓承载盤206之 _ 下方，且設置在旋轉座204之内，以對晶圓承载盤2〇6上 的晶圓212進行加熱處理。其中，加熱器208的運作較佳 係獨立於旋轉座204。亦即，旋轉座204的旋轉並不會帶 動加熱器208轉動，使得晶圓在受到加熱器均勻受熱的情 況下，進行製程。 喷氣頭216設置在反應腔體202上，且覆蓋在反應腔 體202之開口 220上。喷氣頭216之下表面具有多個喷氣 孔217並與晶圓承載盤206上之晶圓212相面對。因此， φ 進入喷氣頭216的反應氣體218，可透過喷氣孔217而朝 反應腔體202施放，反應氣體218於反應腔體於製程條件 下進行化學反應後，而在晶圓承載盤206之表面21〇以及 晶圓212之表面上進行例如磊晶等沉積步驟。傳統之晶圓 承載盤206的設計都是以2吋晶圓承載區來佈滿整個晶圓 承載盤。其中，由於這些晶圓承載區的尺寸小，因此可以 較緊密排列方式設置，進而可獲得較大的晶圓承載盤利用 效率。 隨著製程技術的進步’所採用之晶圓尺寸也逐漸增 201137158 加。舉例而言，在發光二極體的製作上，藍光磊晶基板由 原先的2时發展至現今的4时。基板尺寸的增加一般的目 的係用以降低後續晶粒製程之成本。但是，受限於原反應 腔體之尺寸，而無法擴大晶圓承载盤之尺寸。此時，'晶圓 承載盤之承載區重新規劃調整來裝載4时晶圓後，所=設 置之4吋晶圓承載區的數量會大幅縮減至7個夂昭 2圖，其係繪示-種4时晶圓承载盤之上視圖。晶^ 盤206 -般係為圓形平板狀結構。在晶圓承載盤讓 面2H)上設置有多個晶圓承载區214。這些晶圓 通常係設置在晶圓承載盤206之表 一，以利穩固地裝載晶圓。面210上的凹陷區域 在傳統晶圓承載盤206中，晶圓承載區214全部為圓 形凹陷。但是，受限於晶圓承载區214的 ^為圓 與圓形凹陷之間產生不可避免的間 = 區214無法緊密地排列在晶圓承載盤206之表面2 =载 如此-=會造成晶圓承載盤2〇6之表面 。 使得晶圓承賊206紐獲得妓^ /良費’ 盤206所能裝載的晶圓數量也因此而受限。因此日，日^载 極體之產出數量也會減少，不利於量產。 發光一 【發明内容】 因此’本發明之一態樣妹县 氣相沉積機台，其晶圓承載盤包含數個;==金屬化學 由多邊形凹陷區可邊對邊排列之特性， =陷區。藉 緊密地排列在晶圓承载盤之表面μ °夕邊形凹陷區 上。故，晶圓承載盤之表 201137158 面面積可獲得有效利用。 f發明^另-態樣是在提供—種有機金屬化學氣相沉 積機C7 日圓承載盤之承載面的利用率高，因此有效增 ^可裝的數量。故’可增加發光二極體之產出數 虿’具有南量產能力。 ” t據本發明之上述目的，提出一種有機金屬化學氣相 σ此有機金屬化學氣相沉積機台包含反應腔體、

旋座日日圓承戴盤、加熱器以及喷氣頭（Shower Head)。 反應腔體具有-開π ^旋轉座設於 盤設於旋轉座上，颂轉座可㈣晶圓 ^承載 f圓承韻包含_财_㈣區設於晶之一 表面上’ k些多邊形凹陷區適用以對應襄载複數個 加ί器設於_承_下方，且位於旋轉蘭則 覆盍在反應腔體之開口上，以朝晶圓承載盤 反應氣體。 衣面上施放 依據本發明之一實施例，上述之多邊形 同形狀。 匕具有相 依據本發明之另一實施例，上述之多邊形凹陷區具有 不同形狀。 依據本發明之又一實施例，上述之多邊形凹陷區之 狀與對應裝載之晶圓的形狀相同。 / 依據本發明之再一實施例，上述之每一多邊形凹陷區 之至少一邊與相鄰之多邊形凹陷區的至少一邊接合。°° 藉由在晶圓承載盤上設置玎緊密排列之多邊形凹陷區 來裝載晶圓，可大幅提升晶圓承载盤之表面積的利用率， 201137158 進而可増加晶圓承載盤裝載之晶圓數量。因此，可有 升發光二極體之產出數量，具有相當優異的量產能力。 【實施方式】 "月參照第3圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一 ，：機金屬化學氣相沉積機台之裝置示意圖。有機金屬化 子，相"L積機台2〇〇a主要包含反應腔體2〇2、旋轉座2〇4、 曰曰圓=載盤206a、加熱器208、以及噴氣頭216。有機金 鲁 屬化子氧相、/儿積機台200a與第1圖所示之有機金屬化學氣 相沉積機台200的裝置大致相同。請一併參照第2圖與第 4 =，二者之差異在於，有機金屬化學氣相沉積機台2〇加 之晶圓承载盤206a包含多邊形凹陷區214a與224,並非有 機金屬化學氣相沉積機台200之晶圓承载盤206所包含之 圓形的晶圓承載區214。 由於’在發光二極體之半導體材料層的磊晶製程中， 一定的反應腔體202内經化學反應產生之磊晶生成物是整 • 面性地沉積在晶圓承載盤206a表面。因而，沉積於晶圓之 間間隙位置的磊晶層’由於無法進行後續製程而造成無端 之浪費。因此，在同樣的反應腔體空間所能處理的元件數 量越多，可以降低元件的製作成本。由此可知，晶圓承載 盤206a的設計會影響元件產出數量的多寡。 在本實施方式中，晶圓承載盤2〇6a之表面21〇上包含 數個多邊形凹陷區214a與224。其中，這些多邊形凹陷區 214a與224凹設在晶圓承载盤2〇如之表面21〇中，以穩固 地承托晶圓212a於反應腔體2〇2内進行製程。 .201137158 在第4圖所示之實施例中，這些多邊形凹陷區21如與 224均具有相同的形狀，例如均為六邊形。但在另一些實 施例中’這些多邊形凹陷區214a與224可具有不同形狀， 例如為六邊形與三角形之組合。多邊形凹陷區21私與224 之形狀可與其所對應裝載之晶圓212a的形狀相同，但亦可 不同。舉例而言，當多邊形凹陷區214a為六邊形凹陷時， 其了裝載八邊形的晶圓212a，但亦可裝載四邊形或圓形等 其他形狀的晶圓212a。 • 此外，在一實施例中，每個多邊形凹陷區具有相同尺 寸，亦即每個凹陷區大小-致且形狀相同。在另一些實施 例中，每個多邊形凹陷區可具有相同形狀，但具有至少二 不同尺寸，例如第4圖所示之多邊形凹陷區214&與具 有相同形狀’但多邊形凹陷區214a之尺寸大於多邊形凹陷 區224的尺寸。 在一實施例中，晶圓承載盤之多邊形凹陷區的形 狀可為三角形、四邊形、五邊形、六邊形或八邊形等有利 於緊密排列的多邊形。在本實施方式中，為了更有效率的 :用晶圓承載盤206a之表面210的面積，緊密排列這些 邊形凹陷區214a與224，以使每個多邊形凹陷區214:與 至少有-邊與相鄰之多邊形凹陷區214a與224的至 一邊接合’如第4圖所示。 請同時參照第i圖與第3圖所示，本實施方式之多邊 與224中相鄰二者之間的間距明顯較第1圖 二：圓承載區214中相鄰二者之間的間距小。因此，相較 專統承載盤施，本實施方式之承载盤206a的裝載面積 201137158 可獲更有效地利用，進而可提升元件之生產效率。 多邊形凹陷區214a與224之深度較佳可小於或等於其 所對應裝载之晶圓212a的厚度。因此’當晶圓212a裝載 在晶圓承載盤206a上時’可使晶圓212a與晶圓承載盤2〇6a 之表面210齊高，或者略為高於晶圓承載盤206a之表面 210。如此一來，後續在晶圓承載盤206a上之晶圓212a上 進行例如磊晶等沉積步驟時，可避免所沉積的材料覆蓋在 多邊形凹陷區214a與224之側壁上，進而可避免多邊形凹 陷區214a與224之侧壁上的沉積物影響製程的進行。 請參照第5圖，其係繪示依照本發明之另一實施方式 的一種晶圓承載盤之上視圖。在此實施方式中，晶圓承載 盤3〇〇所包含之凹設於其表面3〇2上之多邊形凹陷區3〇4 的形狀係六邊形。而且，這些多邊形凹陷區304的形狀， 可為第5圖中以虛線表示之對應圓306的外接多邊形，例 如外接六邊形。由第5圖可知，相較於對應圓306，多邊 形凹陷區304的設置可使承載盤300之裝載面積受到更有 效地利用。另外，相較於第4圖之發明實施例，本發明實 方式所設計之六邊形實質上具有相同面積大小，且例如 小於多邊形凹陷區214a之面積。如此一來，本發明實施方 式可以具有更佳之承載盤300面積利用率。 在本發明中，晶圓承載盤之多邊形凹陷區之形狀可為 大於或等於三邊之多邊形。請參照第6圖，其係繪示依照 本發明之又一實施方式的一種晶圓承載盤之上視圖。在此 實施方式中’晶圓承载盤400所包含之凹設於其表面402 上之夕邊形凹陷區404的形狀為三角形。 201137158 以直徑為可承載31片2 + 例。當利用此遍職承載盤來H圓的，匪承載盤為 覆蓋的面積為97鳥平方对,如載3;二2忖晶圓時’可 承载盤來承載4吋晶圓時，可覆2 2圖所示’若利用此 較承載3!片2对晶圓時積為87烟平方叶， 开圖所不’ W用此承載盤來承載4 ,寸直徑圓之外接f 4 Ϊ面2六片尺寸比較小但同樣為六邊形的晶圓時ί覆 盍面積增加了 20.785平方时，而覆蓋率增加達抓。了覆

由上述本發明之實財式可知，本發明之—優點 人二本發明之有機金屬化學氣相沉積機㈣晶圓承盤= 3數個多邊形凹陷區’可緊密地排列在晶圓承載盤 上°因m沉機步驟幾乎均在晶圓表面進行 = 費於晶圓承載盤之間隙區域，晶圓承載盤摇 得有效利用。 ㈤面積可獲 由上述本發明之實施方式可知，本發明之另 是因為在本發明之有機金屬化學氣相沉積機台中，日曰圓= 載盤之承載面的利用率高，因此有效增加可裝载之晶 面積。故，可增加發光二極體之產能，而可提高生產=’， 具有高量產能力。 ’' 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不^二 本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 準。 ”’、 •201137158 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係繪示一種傳統有機金屬化學氣相沉積機台之 裝置示意圖。 第2圖係繪示一種傳統晶圓承載盤之上視圖。 第3圖係繪示依照本發明一實施方式的一種有機金屬 化學氣相沉積機台之裝置示意圖。 • 第4圖係繪示依照本發明一實施方式的一種晶圓承載 盤之上視圖。 第5圖係繪示依照本發明之另一實施方式的一種晶圓 承載盤之上視圖。 第6圖係繪示依照本發明之又一實施方式的一種晶圓 承載盤之上視圖。 【主要元件符號說明】

200 :有機金屬化學氣相沉積200a:有機金屬化學氣相沉積 機台 202 :反應腔體 206 :晶圓承載盤 208 :加熱器 212 :晶圓 214 :多邊形凹陷區 216 :喷氣頭 218 :反應氣體 機台 204 :旋轉座 206a :晶圓承載盤 210 :表面 212a.晶回 214a :多邊形凹陷區 217 :喷氣孔 220 :開口 IS1 12 201137158 222 :排氣口 300 :晶圓承載盤 304 :多邊形凹陷區 400 :晶圓承載盤 404 :多邊形凹陷區 224 :多邊形凹陷區 302 :表面 306 :對應圓 402 :表面

I S1 13

Claims (1)

1. 201137158 七、申請專利範圍： 1. 一種有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)機台，包含： 一反應腔體，具有一開口； 一旋轉座，設於該反應腔體中； 一晶圓承載盤，設於該旋轉座上，且該旋轉座可帶動 該晶圓承載盤旋轉，其中該晶圓承載盤包含複數個多邊形 凹陷區設於該晶圓承載盤之一表面上，該些多邊形凹陷區 適用以對應裝載複數個晶圓； _ 一加熱器，設於該晶圓承載盤下方，且位於該旋轉座 内；以及 一喷氣頭，覆蓋在該反應腔體之該開口上，以朝該晶 圓承載盤之該表面上施放一反應氣體。 2. 如請求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 中該些多邊形凹陷區具有相同形狀。 • 3.如請求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 中該些多邊形凹陷區具有不同形狀。 4.如請求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 中該些多邊形凹陷區之形狀與對應裝載之該些晶圓的形狀 相同。 5.如請求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 201137158 :::邊形凹陷區之深度小於或等於對應裝載之該些晶 士-6 :二托項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 中母-該些多邊形凹陷區之至少—邊與相鄰之該些多邊形 凹陷區的至少一邊接合。 求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台’其 中該些夕邊形凹陷區具有相同尺寸。 士社青求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，立 中該些夕邊形凹陷區具有至少二不同尺寸。 、 求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機台，其 二二、形凹陷區之形狀為三角形、四邊形、五邊形、、 六邊形或八邊形。 逆心 如吻求項1所述之有機金屬化學氣相沉積機二， 其中該加㈣不為職轉座所帶減轉。 機° IS1 15