CN102242352A - 有机金属化学气相沉积机台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机金属化学气相沉积机台。此有机金属化学气相沉积机台包含反应腔体、旋转座、晶片承载盘、加热器以及喷气头。反应腔体具有开口。旋转座设于反应腔体中。晶片承载盘设于旋转座上，且旋转座可带动晶片承载盘旋转。其中，晶片承载盘包含多个多边形凹陷区，设于晶片承载盘的表面上，这些多边形凹陷区适用以对应装载多个晶片。加热器设于晶片承载盘下方，且位于旋转座内。喷气头则覆盖在反应腔体的开口上，以朝晶片承载盘的表面上施放反应气体。本发明通过在晶片承载盘上设置可紧密排列的多边形凹陷区来装载晶片，可大幅提升晶片承载盘的表面积的利用率，进而可增加晶片承载盘装载的晶片数量。

Description

有机金属化学气相沉积机台

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)机台，且特别是涉及一种有机金属化学气相沉积(Metal-Organic CVD；MOCVD)机台。

背景技术

在发光二极管(LED)的工艺中，各半导体层的外延程序是相当重要的步骤。发光二极管的外延程序中，一般是以有机金属化学气相沉积(Metal-Organic CVD；MOCVD)机台进行，并需要利用晶片承载盘(WaferSusceptor)来装载晶片以进行外延工艺。

请参照图1，其绘示一种传统有机金属化学气相沉积机台的装置示意图。传统有机金属化学气相沉积机台200主要包含反应腔体202、旋转座204、晶片承载盘206、加热器208、以及喷气头216。

半导体材料层的外延作业是在反应腔体202内进行。反应腔体202一般具有开口220，以利于将数个晶片经由开口220放置于晶片承载盘206上。此外，反应腔体202可根据工艺需求，而选择性地设置至少一排气口222。其中，排气口222通常设置在反应腔体202的下部，以利多余的反应气体与工艺所产生废气排出。旋转座204设置在反应腔体202内。旋转座204的结构可例如为空心柱体、或为支架结构。旋转座204可根据工艺需求，而在反应腔体202内原处自转。

晶片承载盘206用以承托与装载数个晶片212，以使晶片212于反应腔体202内进行外延工艺。晶片承载盘206设置在旋转座204上，而为旋转座204所支撑。晶片承载盘206可利用例如卡固方式，固定在旋转座204上。因此，当旋转座204旋转时，可带动固定在其上的晶片承载盘206旋转，进一步带动晶片承载盘206上的晶片212转动。

如图1所示，加热器208设置在晶片承载盘206的下方，且设置在旋转座204之内，以对晶片承载盘206上的晶片212进行加热处理。其中，加热器208的运作优选独立于旋转座204。亦即，旋转座204的旋转并不会带动加热器208转动，使得晶片在受到加热器均匀受热的情况下，进行工艺。

喷气头216设置在反应腔体202上，且覆盖在反应腔体202的开口220上。喷气头216的下表面具有多个喷气孔217并与晶片承载盘206上的晶片212相面对。因此，进入喷气头216的反应气体218，可透过喷气孔217而朝反应腔体202施放，反应气体218于反应腔体于工艺条件下进行化学反应后，而在晶片承载盘206的表面210以及晶片212的表面上进行例如外延等沉积步骤。传统的晶片承载盘206的设计都是以2英寸晶片承载区来布满整个晶片承载盘。其中，由于这些晶片承载区的尺寸小，因此可以较紧密排列方式设置，进而可获得较大的晶片承载盘利用效率。

随着工艺技术的进步，所采用的晶片尺寸也逐渐增加。举例而言，在发光二极管的制作上，蓝光外延基板由原先的2英寸发展至现今的4英寸。基板尺寸的增加一般的目的是用以降低后续管芯工艺的成本。但是，受限于原反应腔体的尺寸，而无法扩大晶片承载盘的尺寸。此时，晶片承载盘的承载区重新规划调整来装载4英寸晶片后，所能设置的4英寸晶片承载区的数量会大幅缩减至7个。请参照图2，其绘示一种4英寸晶片承载盘的俯视图。晶片承载盘206一般为圆形平板状结构。在晶片承载盘206的表面210上设置有多个晶片承载区214。这些晶片承载区214通常是设置在晶片承载盘206的表面210上的凹陷区域(Pocket)，以利稳固地装载晶片。

在传统晶片承载盘206中，晶片承载区214全部为圆形凹陷。但是，受限于晶片承载区214的形状，圆形凹陷与圆形凹陷之间产生不可避免的间隙，使得这些晶片承载区214无法紧密地排列在晶片承载盘206的表面210上。如此一来，会造成晶片承载盘206的表面210面积的浪费，使得晶片承载盘206无法获得有效运用。而且，晶片承载盘206所能装载的晶片数量也因此而受限。因此，发光二极管的产出数量也会减少，不利于量产。

发明内容

因此，本发明的态样就是在提供一种有机金属化学气相沉积机台，其晶片承载盘包含数个多边形凹陷区。通过多边形凹陷区可边对边排列的特性，可使多边形凹陷区紧密地排列在晶片承载盘的表面上。故，晶片承载盘的表面面积可获得有效利用。

本发明的另一态样是在提供一种有机金属化学气相沉积机台，其晶片承载盘的承载面的利用率高，因此有效增加可装载的晶片的数量。故，可增加发光二极管的产出数量，具有高量产能力。

根据本发明的上述目的，提出一种有机金属化学气相沉积机台。此有机金属化学气相沉积机台包含反应腔体、旋转座、晶片承载盘、加热器以及喷气头(Shower Head)。反应腔体具有开口。旋转座设于反应腔体中。晶片承载盘设于旋转座上，且旋转座可带动晶片承载盘旋转。其中，晶片承载盘包含多个多边形凹陷区设于晶片承载盘的表面上，这些多边形凹陷区适用以对应装载多个晶片。加热器设于晶片承载盘下方，且位于旋转座内。喷气头则覆盖在反应腔体的开口上，以朝晶片承载盘的表面上施放反应气体。

依据本发明的一实施例，上述的多边形凹陷区具有相同形状。

依据本发明的另一实施例，上述的多边形凹陷区具有不同形状。

依据本发明的又一实施例，上述的多边形凹陷区的形状与对应装载的晶片的形状相同。

依据本发明的再一实施例，上述的每一多边形凹陷区的至少一边与相邻的多边形凹陷区的至少一边接合。

通过在晶片承载盘上设置可紧密排列的多边形凹陷区来装载晶片，可大幅提升晶片承载盘的表面积的利用率，进而可增加晶片承载盘装载的晶片数量。因此，可有效提升发光二极管的产出数量，具有相当优异的量产能力。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的说明如下：

图1绘示一种传统有机金属化学气相沉积机台的装置示意图。

图2绘示一种传统晶片承载盘的俯视图。

图3绘示依照本发明实施方式的一种有机金属化学气相沉积机台的装置示意图。

图4绘示依照本发明实施方式的一种晶片承载盘的俯视图。

图5绘示依照本发明的另一实施方式的一种晶片承载盘的俯视图。

图6绘示依照本发明的又一实施方式的一种晶片承载盘的俯视图。

附图标记说明

200：有机金属化学气相沉积机台

200a：有机金属化学气相沉积机台

202：反应腔体              204：旋转座

206：晶片承载盘            206a：晶片承载盘

208：加热器                210：表面

212：晶片                  212a：晶片

214：多边形凹陷区          214a：多边形凹陷区

216：喷气头                217：喷气孔

218：反应气体              220：开口

222：排气口                224：多边形凹陷区

300：晶片承载盘            302：表面

304：多边形凹陷区          306：对应圆

400：晶片承载盘            402：表面

404：多边形凹陷区

具体实施方式

请参照图3，其绘示依照本发明实施方式的一种有机金属化学气相沉积机台的装置示意图。有机金属化学气相沉积机台200a主要包含反应腔体202、旋转座204、晶片承载盘206a、加热器208、以及喷气头216。有机金属化学气相沉积机台200a与图1所示的有机金属化学气相沉积机台200的装置大致相同。请一并参照图2与图4，二者的差异在于，有机金属化学气相沉积机台200a的晶片承载盘206a包含多边形凹陷区214a与224，并非有机金属化学气相沉积机台200的晶片承载盘206所包含的圆形的晶片承载区214。

由于，在发光二极管的半导体材料层的外延工艺中，一定的反应腔体202内经化学反应产生的外延生成物是整面性地沉积在晶片承载盘206a表面。因而，沉积于晶片之间间隙位置的外延层，由于无法进行后续工艺而造成无端的浪费。因此，在同样的反应腔体空间所能处理的元件数量越多，可以降低元件的制作成本。由此可知，晶片承载盘206a的设计会影响元件产出数量的多寡。

在本实施方式中，晶片承载盘206a的表面210上包含数个多边形凹陷区214a与224。其中，这些多边形凹陷区214a与224凹设在晶片承载盘206a的表面210中，以稳固地承托晶片212a于反应腔体202内进行工艺。

在图4所示的实施例中，这些多边形凹陷区214a与224均具有相同的形状，例如均为六边形。但在另一些实施例中，这些多边形凹陷区214a与224可具有不同形状，例如为六边形与三角形的组合。多边形凹陷区214a与224的形状可与其所对应装载的晶片212a的形状相同，但亦可不同。举例而言，当多边形凹陷区214a为六边形凹陷时，其可装载六边形的晶片212a，但亦可装载四边形或圆形等其他形状的晶片212a。

此外，在实施例中，每个多边形凹陷区具有相同尺寸，亦即每个凹陷区大小一致且形状相同。在另一些实施例中，每个多边形凹陷区可具有相同形状，但具有至少二不同尺寸，例如图4所示的多边形凹陷区214a与224具有相同形状，但多边形凹陷区214a的尺寸大于多边形凹陷区224的尺寸。

在实施例中，晶片承载盘206a的多边形凹陷区的形状可为三角形、四边形、五边形、六边形或八边形等有利于紧密排列的多边形。在本实施方式中，为了更有效率的利用晶片承载盘206a的表面210的面积，紧密排列这些多边形凹陷区214a与224，以使每个多边形凹陷区214a与224至少有一边与相邻的多边形凹陷区214a与224的至少一边接合，如图4所示。

请同时参照图1与图3所示，本实施方式的多边形凹陷区214a与224中相邻二者之间的间距明显较图1的晶片承载区214中相邻二者之间的间距小。因此，相较于传统承载盘206，本实施方式的承载盘206a的装载面积可获更有效地利用，进而可提升元件的生产效率。

多边形凹陷区214a与224的深度优选可小于或等于其所对应装载的晶片212a的厚度。因此，当晶片212a装载在晶片承载盘206a上时，可使晶片212a与晶片承载盘206a的表面210齐高，或者略为高于晶片承载盘206a的表面210。如此一来，后续在晶片承载盘206a上的晶片212a上进行例如外延等沉积步骤时，可避免所沉积的材料覆盖在多边形凹陷区214a与224的侧壁上，进而可避免多边形凹陷区214a与224的侧壁上的沉积物影响工艺的进行。

请参照图5，其绘示依照本发明的另一实施方式的一种晶片承载盘的俯视图。在此实施方式中，晶片承载盘300所包含的凹设于其表面302上的多边形凹陷区304的形状为六边形。而且，这些多边形凹陷区304的形状，可为图5中以虚线表示的对应圆306的外接多边形，例如外接六边形。由图5可知，相较于对应圆306，多边形凹陷区304的设置可使承载盘300的装载面积受到更有效地利用。另外，相较于图4的发明实施例，本发明实施方式所设计的六边形实质上具有相同面积大小，且例如小于多边形凹陷区214a的面积。如此一来，本发明实施方式可以具有更佳的承载盘300面积利用率。

在本发明中，晶片承载盘的多边形凹陷区的形状可为大于或等于三边的多边形。请参照图6，其绘示依照本发明的又一实施方式的一种晶片承载盘的俯视图。在此实施方式中，晶片承载盘400所包含的凹设于其表面402上的多边形凹陷区404的形状为三角形。

以直径为可承载31片2英寸晶片的380mm承载盘为例。当利用此380mm承载盘来承载31片2英寸晶片时，可覆盖的面积为97.3896平方英寸。如图2所示，若利用此承载盘来承载4英寸晶片时，可覆盖面积为87.9648平方英寸，较承载31片2英寸晶片时可覆盖的面积少了9.7％。如图4所示，若利用此承载盘来承载4英寸直径圆的外接六边形、以及六片尺寸比较小但同样为六边形的晶片时，可覆盖面积增加了20.785平方英寸，而覆盖率增加达33％。

由上述本发明的实施方式可知，本发明的优点就是因为本发明的有机金属化学气相沉积机台的晶片承载盘包含数个多边形凹陷区，可紧密地排列在晶片承载盘的表面上。因此，外延沉机步骤几乎均在晶片表面进行，而非浪费于晶片承载盘的间隙区域，晶片承载盘的表面面积可获得有效利用。

由上述本发明的实施方式可知，本发明的另一优点就是因为在本发明的有机金属化学气相沉积机台中，晶片承载盘的承载面的利用率高，因此有效增加可装载的晶片的面积。故，可增加发光二极管的产能，而可提高生产效率，具有高量产能力。

虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何在此技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种有机金属化学气相沉积机台，包含：

反应腔体，具有开口；

旋转座，设于该反应腔体中；

晶片承载盘，设于该旋转座上，且该旋转座可带动该晶片承载盘旋转，其中该晶片承载盘包含多个多边形凹陷区，设于该晶片承载盘的表面上，该多个多边形凹陷区适用以对应装载多个晶片；

加热器，设于该晶片承载盘下方，且位于该旋转座内；以及

喷气头，覆盖在该反应腔体的该开口上，以朝该晶片承载盘的该表面上施放反应气体。

2.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区具有相同形状。

3.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区具有不同形状。

4.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区的形状与对应装载的该多个晶片的形状相同。

5.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区的深度小于或等于对应装载的该多个晶片的厚度。

6.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中每一该多个多边形凹陷区的至少一边与相邻的该多个多边形凹陷区的至少一边接合。

7.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区具有相同尺寸。

8.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区具有至少二不同尺寸。

9.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该多个多边形凹陷区的形状为三角形、四边形、五边形、六边形或八边形。

10.如权利要求1所述的有机金属化学气相沉积机台，其中该加热器不为该旋转座所带动旋转。

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