[发明专利]增强的晶圆载体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是专利申请号为12/855739、申请日为2010年8月13日的美国专利申请的后续申请，其公开的内容以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明涉及晶圆处理设备、用于这种处理设备的晶圆载体、以及处理晶圆的方法。

许多半导体器件通过半导体材料在基片上的外延生长而形成。基片通常为圆盘形式的晶体材料，一般称为“晶圆”。例如，由化合物半导体，如III-V族半导体等化合物半导体形成的器件，典型地应用金属有机化学气相沉积或“MOCVD”、通过生长化合物半导体的连续层而形成。在这个过程中，晶圆暴露至晶圆表面上方流动的气体组合物，同时晶圆保持在高温下，气体组合物通常包括金属有机化合物及V族元素的来源。III-V族半导体的一个示例为氮化镓，其可通过有机镓化合物和氨在如蓝宝石晶圆等的具有适当晶格间距的基片上反应而形成。在氮化镓及相关化合物的沉积过程中，晶圆的温度典型地保持在500℃至1200℃的数量级。

复合器件可通过在稍微不同的反应条件下、在晶圆的表面上连续沉积许多层而制造，例如，加入其他III族或Ⅴ族元素，以改变半导体的晶体结构和带隙。例如在氮化镓基半导体中，铟、铝或二者都可以不同比例应用，用于改变半导体的带隙。同时，可加入P型或N型的掺杂物，以控制每层的导电性。在所有的半导体层都形成后，典型地，在应用了适当的电触点后，晶圆可切割成单独的器件。如发光二极管（LED）、激光器、及其他电子和光学器件等的器件可采用这种方式制造。

在典型的化学气相沉积过程中，大量晶圆保持在通常称为晶圆载体的元件上，使得每个晶圆的顶面都在晶圆载体的顶面上暴露。然后把晶圆载体放入反应室内，并保持在所需的温度，同时气体混合物从晶圆载体的表面流过。在处理过程中，载体上各晶圆的顶面上所有点保持均一条件是重要的。反应气体成分及晶圆表面温度的微小变化，都可使所生成半导体器件的性能产生不期望的改变。例如，在沉积氮化镓和氮化铟层时，晶圆表面温度的改变，将致使沉积层的成分和带隙的改变。因为铟具有相对高的气相压力，在晶圆的表面温度较高的那些区域，沉积层将具有较低比例的铟和较大的带隙。如果沉积层是发光二极管（LED）结构的活性发光层，形成的发光二极管（LED）所发射光波的波长也将改变。因此，在本领域中，在保持均一条件方面，之前已进行了相当大的努力。

在工业中已广泛接受的一种类型的化学气相沉积(CVD)设备，如在公开号为2010-0055318的美国专利申请中所述，其公开的内容以引用的方式并入本文。根据此专利申请中某些实施例的设备，应用具有大量晶圆承载区域的大盘形式的晶片载体，每个晶圆承载区域适于承载一个晶圆。晶圆载体支撑在反应室内的主轴上，使得晶片载体的顶面上具有面向上朝着气体分配元件的晶圆暴露表面。当主轴旋转时，气体向下引导至晶圆载体的顶面上，并经顶面向晶圆载体外周流动。用过的气体通过位于晶圆载体下方的孔口从反应室排出。通过位于晶圆载体底面下方通常为电阻加热元件的加热元件，晶圆载体保持在所需的高温。这些加热元件保持在高于晶圆表面所需温度的温度，而气体分配元件通常保持在远低于所需反应温度的温度，从而防止气体过早发生反应。因此，热量从电阻加热元件传递至晶圆载体的底面，并穿过晶圆载体向上流动至各单独的晶圆。

尽管为优化这种系统，本领域之前已投入了相当大的努力，但是这种系统仍需要进一步的改进。特别地，在每个晶圆的表面及整个晶圆载体上提供更好的温度均匀性将是理想的。

发明内容

本发明的一个方面提供了处理晶圆的方法。根据本发明这个方面的方法最好包括使载体绕轴旋转的步骤。载体具有设置于其上的复数个晶圆，晶圆顶面朝向平行于轴的向上的方向。该方法最好包括，在旋转步骤中，在载体面向上的支撑面上支撑晶圆，且在旋转步骤中限制晶圆远离支撑面的向上运动，及在旋转步骤期间处理晶圆。处理步骤可包括从载体传递热量至晶圆。例如，在旋转步骤中可进行上述的化学气相沉积过程。该方法最好进一步包括，在旋转步骤中限制晶圆远离所述轴的径向运动。在根据本发明这个方面的优选方法中，对晶圆向上运动的限制，限制了晶圆变形对于在载体与晶圆之间热传递的影响，因此提高了晶圆表面温度的均匀性，如下文进一步所描述。