技術(shù)領域
[0001] 本實用新型涉及半導體技術(shù)領域，具體涉及一種半導體加工設備及適用于該設備的放置
晶圓的托盤。
背景技術(shù)
[0002] 在半導體加工設備中，MOCVD（金屬有機
化學氣相沉積）設備作為一種典型的CVD設備，能夠提供在晶圓（例如藍
寶石外延片）表面生長用于發(fā)光的
晶體結(jié)構(gòu)GaN（氮化鎵）時所需的
溫度，壓
力，化學氣體組分等條件。
[0003] MOCVD設備中設有
真空的反應腔，反應腔中設有托盤，通過進氣裝置（例如噴淋頭）將反應氣體引入反應腔內(nèi)，并輸送到放置在托盤上的多個晶圓的表面進行處理，從而生長出特定的晶體結(jié)構(gòu)例如GaN結(jié)構(gòu)。
[0004] 承載晶圓（或晶片）的托盤（通常為
石墨托盤）是MOCVD設備中最核心的部件之一，尤其用來放置晶圓的凹槽（POCKET）設計直接影響
薄膜沉積的性能。當前行業(yè)常用的凹槽設計有如下兩種：
[0005] 如圖1所示，一種方案是在托盤的凹槽（POCKET）內(nèi)沿著邊緣設有一圈完整的凸起，形成一個環(huán)形臺階1’，晶圓的邊緣和這個環(huán)形臺階1’相
接觸，晶圓在整個工藝過程中位于這個環(huán)形臺階1’上。晶圓和石墨托盤上凹槽的接觸面是一個完整的有一定寬度的環(huán)形面。這種設計會因為邊緣較大面積的接觸，造成晶圓邊緣和晶圓中心溫差較大，影響晶圓外圍的沉積薄膜
質(zhì)量。
[0006] 如圖2所示，另一種方案是在凹槽邊緣凸起設置若干
支撐點2’，晶圓是放置在這些支撐點上，在整個工藝過程中晶圓只和這些支撐點2’相接觸，也就是說晶圓和石墨托盤上凹槽的直接接觸的地方只有這些支撐點2’。這種方案減少了晶圓和凹槽之間因為接觸不均勻造成的晶圓溫度不均勻。這種設計和前一種設計相比，能有效減少邊緣溫差造成的沉積薄膜性能差異。
[0007] 如圖3所示，在實際應用時，晶圓上往往會被
切除掉一小部分，例如一個類似弓形的缺口，形成取片平邊（或缺口平邊），相應地在平邊處會導致晶圓與凹槽
側(cè)壁間間距增大，在晶圓的切口處有一較大的間隙3’，該間隙3’會引起局部氣體流場異常，另外該間隙也會造成局部熱傳導不均勻，導致缺口鄰近區(qū)域溫度偏低，影響薄膜沉積的質(zhì)量。此外，在實際應用時，也可能在晶圓上切除一小部分形成類似V型的缺口（notch），也會導致缺口鄰近區(qū)域溫度偏低，影響薄膜沉積的質(zhì)量。實用新型內(nèi)容
[0008] 本實用新型提供一種半導體加工設備及其托盤，有效減少晶圓上缺口所造成的局部區(qū)域溫度偏低影響。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種半導體加工設備的托盤，用于在
外延生長時放置晶圓，該托盤上設有若干收容晶圓的圓盤形凹槽，每個凹槽的內(nèi)側(cè)壁上設置有若干凸出的支撐點，其特征在于，至少一個凹槽中還設置有凸起裝置，所述凸起裝置從該凹槽的部分內(nèi)側(cè)壁向著凹槽中心延伸，延伸的距離小于凹槽的半徑，且所述凸起裝置的大小大于任一支撐點的大小。
[0010] 上述晶圓具有缺口，凸起裝置的形狀大小與該缺口的形狀大小相適配，所述凸起裝置對應于晶圓的缺口在該凹槽中的
位置。
[0011] 上述凸起裝置在托盤底面的投影和該缺口在托盤底面的投影形狀大小相適配。
[0012] 上述凸起裝置和該凹槽中所放置的晶圓相分隔。
[0013] 上述凸起裝置在托盤底面的投影大致呈弓形。
[0014] 上述凸起裝置包含連接凹槽內(nèi)側(cè)壁的曲邊以及和該曲邊兩端相連的平邊，所述晶圓上具有取片平邊，所述缺口大致呈弓形，凸起裝置的平邊和晶圓的取片平邊之間相接近且具有間隙，凸起裝置的平邊和晶圓的取片平邊相平行或位于同一平面上。
[0015] 上述凸起裝置在托盤底面的投影大致呈V型。
[0016] 上述凸起裝置包含連接凹槽內(nèi)側(cè)壁的曲邊和相互交叉成V型的第一平邊和第二平邊，第一平邊和該曲邊的一端相連，第二平邊和該曲邊的另一端相連，所述晶圓上具有相互交叉成V型的兩個平邊，所述缺口大致呈V型，所述凸起裝置的第一平邊和晶圓上的一個平邊相接近且具有間隙，所述凸起裝置的第二平邊和晶圓上的另一個平邊相接近且具有間隙，所述凸起裝置和所述缺口在托盤底面上的投影大致重合。
[0017] 上述凸起裝置的上表面呈階梯狀，或者凸起裝置的上表面延伸后與托盤上表面之間形成一夾
角。
[0018] 上述凸起裝置的上表面與托盤的上表面平行，所述支撐點的上表面與托盤的上表面平行，所述凸起裝置相對于托盤上表面的深度與所述支撐點上表面相對于托盤上表面的深度一致。
[0019] 上述凸起裝置的上表面與托盤的上表面平行，所述支撐點的上表面與托盤的上表面平行，所述凸起裝置的上表面相對于托盤上表面的深度略小于或略大于所述支撐點上表面相對于托盤上表面的深度。
[0020] 上述凸起裝置的上表面的面積大于任一所述支撐點上表面的面積。
[0021] 上述凸起裝置包含一個或若干個凸出結(jié)構(gòu)。
[0022] 上述凸出裝置包含從凹槽內(nèi)側(cè)壁延伸出第一凸出結(jié)構(gòu)，以及從第一凸出結(jié)構(gòu)延伸出的第二凸出結(jié)構(gòu)，其中第一凸出結(jié)構(gòu)和第二凸出結(jié)構(gòu)的上表面均平行于托盤上表面，且第一凸出機構(gòu)上表面相對于托盤上表面的深度小于第二凸出機構(gòu)上表面相對于托盤上表面的深度。
[0023] 上述托盤為石墨托盤。
[0024] 上述至少一個凹槽包含托盤上收容晶圓的所有凹槽。
[0025] 上述半導體加工設備為
金屬有機化學氣相沉積設備。
[0026] 一種半導體加工設備，其特征在于，該設備為金屬有機化學氣相沉積設備，包含上述的托盤。
[0027] 本實用新型半導體加工設備及其托盤與
現(xiàn)有技術(shù)的半導體設備和托盤相比，通過在托盤凹槽中設有凸起裝置，以及使凸起裝置和晶圓相分隔，即凸起裝置與晶圓之間設有一定間隙，不發(fā)生直接接觸。由于該凸起裝置的熱量傳遞，能有效彌補晶圓缺口鄰近區(qū)域的溫度損失，減少晶圓中缺口設計對該鄰近區(qū)域的溫度影響。
附圖說明
[0028] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種托盤凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種托盤凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中晶圓置于托盤凹槽時的局部剖視示意圖；
[0031] 圖4為本實用新型一個
實施例中半導體加工設備的托盤的部分俯視圖；
[0032] 圖5為本實用新型一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽的局部剖視圖；
[0033] 圖6為本實用新型一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽放置有晶圓時的局部剖視圖；
[0034] 圖7為本實用新型一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽放置有晶圓時的俯視圖；
[0035] 圖8為本實用新型另一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽放置有晶圓時俯視圖；
[0036] 圖9為本實用新型一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽的俯視圖；
[0037] 圖10為本實用新型另一個實施例中半導體加工設備的托盤中凹槽的俯視圖。
具體實施方式
[0038] 以下結(jié)合附圖，進一步說明本實用新型的具體實施例。
[0039] 本實用新型公開一種半導體加工設備及適用于該設備的托盤，具體地，該半導體加工設備為半金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）設備，該托盤為MOCVD設備中承載晶圓的石墨托盤。該托盤用于在進行外延生長時放置晶圓。
[0040] 如圖4所示，該托盤1上設有若干用于收容晶圓的凹槽2，本實施例中凹槽2采用圓盤形結(jié)構(gòu)。
[0041] 如圖5并結(jié)合圖4所示，每個凹槽2的內(nèi)側(cè)邊緣處設置有若干凸出的支撐點3（TAB），同時至少一個凹槽2中還設置有凸起裝置4（Big TAB），用于改善晶圓溫度均勻性，優(yōu)選地，托盤上每個收容晶圓的凹槽2中都設置有凸起裝置4。
[0042] 若干支撐點3規(guī)律分布于凹槽2內(nèi)側(cè)壁上，通常支撐點3的上表面與托盤1的上表面平行。支撐點3設置的數(shù)量根據(jù)凹槽2的實際大小而定，使晶圓能平穩(wěn)放置于凹槽2中即可。為減少晶圓與支撐點3之間的接觸面積，通常在保證晶圓平穩(wěn)放置的前提下盡量減少支撐點3的數(shù)量，以及減小支撐點3的上表面面積。例如支撐點3的上表面可以設為類似三角形的形狀，且支撐點3的側(cè)壁設為略內(nèi)凹的弧形，從而盡量減小支撐點3上表面的面積。
[0043] 凸起裝置4從該凹槽的部分內(nèi)側(cè)壁向著凹槽中心延伸，且延伸的距離小于凹槽的半徑，即凸起裝置上任一部分和曲邊的距離均小于凹槽的半徑，此外凸起裝置4的大小大于任一支撐點的大小。在一個實施方案中，該凸起裝置4由其上表面俯視觀測，其形狀大致呈弓形，即凸起裝置4的在托盤底面的投影大致呈弓形。凸起裝置4包含連接凹槽內(nèi)側(cè)壁的曲邊以及和該曲邊兩端相連的平邊，曲邊一側(cè)連接凹槽2的內(nèi)側(cè)壁，平邊的一側(cè)相對于曲邊一側(cè)更接近凹槽中心位置?？梢钥闯觯撏蛊鹧b置上任一部分和曲邊的距離均小于凹槽的半徑。在另一個實施方案中，凸起裝置在托盤底面的投影大致呈V型，凸起裝置包含連接凹槽內(nèi)側(cè)壁的曲邊和相互交叉成V型的第一平邊和第二平邊，其中第一平邊和該曲邊的一端相連，第二曲邊和該曲邊的另一端相連。同樣可以看出，該凸起裝置上任一部分和曲邊的距離均小于凹槽的半徑。
[0044] 在一個實施方案中，凸起裝置4的上表面與托盤1的上表面平行，支撐點3的上表面與托盤1的上表面平行。通常，凸起裝置4上表面的相對于托盤1上表面的深度與支撐點3上表面相對于托盤1上表面的深度可以設為一致，使得當托盤1
水平放置時，該凸起裝置4的上表面和放置在凹槽2中的晶圓的下表面位于同一個水平面上。進一步地，也可以根據(jù)實際工藝結(jié)果來調(diào)整，凸起裝置4上表面的相對于托盤1上表面的深度可略小于或略大于支撐點3上表面相對于托盤1上表面的深度，但深度調(diào)整不能影響晶圓的取放。
[0045] 在另一實施方案中，凸起裝置4的上表面可以呈階梯狀，即凸起裝置4的上表面不同位置相對于托盤上表面的深度僅限于若干個取值中的一個?；蛘咄蛊鹧b置4的上表面延伸后與托盤上表面之間形成一夾角，即凸起裝置4的上表面和托盤上表面之間并不平行。本實施例中，凸起裝置4的上表面與托盤1的上表面平行，支撐點3的上表面與托盤1的上表面平行。從圖4或圖5中不難發(fā)現(xiàn)，凸起裝置4的上表面的面積大于任意一個支撐點3上表面的面積。
[0046] 如圖6所示，晶圓5上往往會被切除掉一部分，例如類似弓形的缺口，形成取片平邊（或晶圓平邊），相應地在平邊處會導致晶圓5與凹槽內(nèi)側(cè)壁之間的間距增大，造成在晶圓5的切口處留有一個較大的間隙，該間隙會引起局部氣體流場異常，造成局部熱傳導不均勻，這都對晶圓5溫度帶來影響，造成缺口鄰近區(qū)域溫度較低?；蛘?，晶圓5上被切除掉一部分形成V型的缺口（notch），也會導致缺口鄰近區(qū)域溫度偏低。而本實用新型所提出的凸起裝置4通
過熱量傳遞，能有效彌補該鄰近區(qū)域的溫度損失，從而改善薄膜沉積的質(zhì)量。
[0047] 為改善熱量傳遞效果，凸起裝置4的大小通常會根據(jù)缺口的大小來調(diào)整，其大小大于任意一個支撐點3的大小。優(yōu)選地，凸起裝置4的形狀大小與其相對應晶圓5上缺口的形狀大小相適配，即形狀大小大致吻合或大致相同；也就是說在形狀上，凸起裝置4的形狀和晶圓5上缺口的形狀相同或者略有些差異，在尺寸上，凸起裝置4的大小可能和晶圓5上缺口的大小相同，也可能略大些或略小些。至少凸起裝置4在托盤底面的投影和晶圓缺口在托盤底面的投影形狀大小相適配，即兩者在托盤底面上的投影形狀相同或者略有些差異，大小相同或略有些差異。如圖6所示，在一個實施方案中，凸起裝置4在托盤底面的投影大致呈弓形；相應地，晶圓的缺口也大致呈弓形，凸起裝置4的平邊和晶圓5的取片平邊相接近，兩者之間保持一定的間隙，且凸起裝置4的平邊和晶圓5的取片呈平行關系或者位于同一平面上。如圖9所示，在另一個實施方案中，凸起裝置4在托盤底面的投影大致呈V形；相應地，晶圓的缺口也大致呈V形，凸起裝置的第一平邊41和晶圓上的一個平邊相接近且具有間隙，凸起裝置的第二平邊42和晶圓上的另一個平邊相接近且具有間隙，凸起裝置4和缺口在托盤底面上的投影大致重合。
[0048] 當設有凸起裝置4的凹槽2中放置有晶圓5時，凸起裝置對應于晶圓的缺口在凹槽中的位置，也就是說晶圓5和凸起裝置4各自在托盤底面上的投影組合后形成一大致呈圓形的圖案（如圖7或圖8所示），或者說晶圓5的缺口和凸起裝置4在托盤底面上的投影大致重合。在一個實施方案中，凸起裝置4和其所在凹槽2中的晶圓5相分隔，即凸起裝置4和晶圓5之間有間隙，不發(fā)生接觸凸起裝置和該凹槽中所放置。本方案中，凸起裝置4的功能和凹槽2邊緣處的支撐點3不同，不起任何支撐
定位功能，僅僅是用來調(diào)整晶圓5對應區(qū)域（即缺口鄰近區(qū)域）的局部溫場。凸起裝置4和晶圓之間保持一定間隙。在另一個可選方案中，也可以根據(jù)工藝結(jié)果調(diào)整凸起裝置4和晶圓5之間間隙，使凸起裝置4和晶圓5間隙為零，甚至凸起裝置4和晶圓5之間保持一定大小的接觸面積。
[0049] 圖6所示的一個實施例中，凸起裝置4和晶圓相分隔，在托盤底面的投影大致呈弓形，晶圓5的缺口大致呈弓形，晶圓5放置于凹槽中后，凸起裝置4的平邊與晶圓5的取片平邊相平行，即凸起裝置的平邊和晶圓5的取片平邊在托盤1底面上的投影大致平行或完全平行；在某些情形下，凸起裝置4的平邊與晶圓5的取片平邊還可能位于同一個平面上，凸起裝置4的平邊與晶圓5的取片平邊在托盤1底面上的各自的投影相重合。不難理解，為滿足上述形狀大小相適配且不相接觸的要求，凹槽2的面積略大于晶圓5的面積。在另一個實施例中，凸起裝置4和晶圓相分隔，如圖9所示，凸起裝置4在托盤底面的投影大致呈V型，相應地，晶圓5的缺口也大致呈V型，晶圓5放置于凹槽中后，凸起裝置4的第一平邊41與晶圓上的一個平邊相接近且具有間隙，凸起裝置的第二平邊42和晶圓上的另一個平邊相接近且具有間隙，且凸起裝置4和晶圓5的缺口的投影大致重合。
[0050] 進一步的，凸起裝置4可以包含一個或若干個凸出結(jié)構(gòu)。
[0051] 如圖7所示，為凸起裝置4的一種實施例，該凸起裝置4由一個整體的凸出結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該凸出結(jié)構(gòu)大致呈弓形結(jié)構(gòu)，，該凸起裝置4的形狀大小與晶圓5的取片平邊的形狀大小相適配。本實施例中，凸起裝置的平邊和晶圓5的取片平邊相平行，使得凸起裝置4的平邊與晶圓5的取片平邊保持不接觸。
[0052] 如圖8所示，為凸起裝置4的另一種實施例，該凸起裝置4大致呈弓形結(jié)構(gòu)，包含兩個凸出結(jié)構(gòu)，兩個凸出結(jié)構(gòu)分別為組成弓形結(jié)構(gòu)的一部分，本實施例中，兩個凸出結(jié)構(gòu)對稱分布?？梢岳斫?，凸起裝置4也可以包含更多個凸出結(jié)構(gòu)，而其中凸出結(jié)構(gòu)的數(shù)量和形狀可根據(jù)具體工藝要求可采用多種形式，凸出結(jié)構(gòu)之間的組合方式也可以靈活選擇。例如凸出裝置包含從凹槽內(nèi)側(cè)壁延伸出第一凸出結(jié)構(gòu)，以及從第一凸出結(jié)構(gòu)延伸出的第二凸出結(jié)構(gòu)，其中第一凸出結(jié)構(gòu)和第二凸出結(jié)構(gòu)的上表面均平行于托盤上表面，且第一凸出機構(gòu)上表面相對于托盤上表面的深度小于第二凸出機構(gòu)上表面相對于托盤上表面的深度。
[0053] 如圖9所示，為凸起裝置4的一種實施例，該凸起裝置4由一個整體的凸出結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該凸出結(jié)構(gòu)大致呈V形結(jié)構(gòu)，設置于凹槽2內(nèi)壁的一側(cè)，若干支撐點3環(huán)繞凹槽2內(nèi)壁設置。
[0054] 如圖10所示，為凸起裝置4的另一種實施例，凸起裝置4大致呈V形，凸起裝置4包含兩個凸出結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，這兩個凸出結(jié)構(gòu)對稱分布?？梢岳斫?，凸起裝置4包含的凸出結(jié)構(gòu)的數(shù)量和形狀及組合方式可以根據(jù)需要靈活設置。同樣該凸起裝置4設置于凹槽2內(nèi)壁的一側(cè)，若干支撐點3環(huán)繞凹槽2內(nèi)壁設置。
[0055] 本實用新型還公開了一種半導體加工設備，具體地，該半導體加工設備為一種金屬有機化學氣相沉積設備，其中放置晶圓的托盤采用上述設有凸起裝置的托盤，優(yōu)選地，該托盤為石墨托盤，或者根據(jù)需要也可以選擇其他材質(zhì)的托盤。
[0056] 盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實用新型的多種
修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的
權(quán)利要求來限定。
