本发明公开了一种对外延片进行退火合金的装置及方法，涉及半导体外延片的退火合金技术，用于解决现有技术存在的效率低、退火合金后产品质量劣化的问题，本发明的技术方案为：在所述导热板上包括供介质通过的通道，导热板上的通道包括介质的进口和出口；两端均设有阀门的介质加热装置与两端均设有阀门的介质冷却装置的两端并接，它们与介质泵串接连通，介质泵与导热板上的通道串接连通；当介质加热装置关闭与介质冷却装置之一开启，介质泵推动介质流动，形成介质闭路循环。本发明可以实现外延片的快速降温，提高效率，并提高外延片的质量。本发明的方法和设备适合于半导体外延片的退火、合金等工艺。
1.一种对外延片进行退火合金的装置，包括导热板，其特征在于：所述导热板上包括供介质通过的通道，导热板上的通道包括介质的进口和出口；以及还包括一两端均设有阀门的介质加热装置；
介质加热装置和介质冷却装置的两端并接，它们与一介质泵串接连通，介质泵与导热板上的通道串接连通；
当介质加热装置关闭、介质冷却装置开启的时候，介质泵推动介质冷却装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质冷却装置形成介质闭路循环；当介质加热装置开启、介质冷却装置关闭的时候，介质泵推动介质加热装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质加热装置形成介质闭路循环；
所述通道为设在所述导热板上的空心结构，或者是固定在导热板表面上的管道，或者是嵌入导热板上的管道。
2.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述导热板的材质是：石墨、石英或陶瓷的无机非金属材料；或者是铜、银、铝、铁、金、铂、钨、钼、钒或锆的单质金属材料；或者是耐热钢、铸铁或不锈钢的合金材料；或者是多层金属材料构成的复合材料；或者是非金属材料构成的多层材料；或者是金属材料和非金属材料构成的相间的叠层复合材料。
3.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述导热板表面有包覆材料，包覆材料为有碳化硅、碳化硼、氮化硅或氧化硅。
4.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述导热板设在真空腔体内，或者设在混有保护气体的腔体内。
5.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述介质为气体介质、液体介质或它们的混合。
6.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述介质为：水、硅油或真空泵油；或者是氮气、氧气、空气、二氧化碳、氦气或氩气。
7.根据权利要求1所述的对外延片进行退火合金的装置，其特征在于：所述介质加热装置和介质冷却装置包括介质的输入管和输出管，其中，输入管的管口位于液体介质液面下，输出管的管口位于液体介质液面上；介质由输入管进入介质泵，由输出管回流入介质加热装置或介质冷却装置内。
8.一种对外延片进行退火合金的方法，包括以下步骤：
给介质加热装置中的介质加热，给介质冷却装置中的介质降温；
对外延片进行升温时，打开介质加热装置两边的阀门，关闭介质冷却装置两边的阀门关闭，介质泵工作，使热的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于热加工状态至外延片热处理完成；
对外延片进行降温时，打开介质冷却装置两边的阀门，关闭介质加热装置两边的阀门，介质泵工作，使冷的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于降温状态至外延片冷却处理完成；
上述合金处理和退火处理各实施一次，或者重复多次循环实施。
9.根据权利要求8所述的对外延片进行退火合金的方法，其特征在于：所述导热板设在真空环境内，或者设在混有保护气体的环境内。
对外延片进行退火合金的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体外延片进行升温或降温处理的技术，其适合于半导体外延片的退火、合金等工艺，例如发光二极管的外延领域。
背景技术
[0002] 在半导体器件制造中对外延片进行合金退火是必不可少的工艺步骤，对外延片进行快速退火和合金，有利于提高器件的光电性能和可靠性。尤其是在铟镓铝氮垂直结构或倒装焊芯片制造中，一般要用金属银作为p型欧姆接触金属，对其进行合金退火，如果退火时间太长，容易使银发生球聚，从而使器件的出光效率降低。一般的退火方法要么通过气体传热给外延片实现外延片的加热，要么将片子放在加热盘上，让加热盘对外延片进行加热。当用气体对外延片进行加热时，由于气体的热容量很小，因而需要在较长时间内，才能使整个外延片获得均匀的高温，这会导致部分区域合金退火时间过长，使得外延片上器件性能的均匀性变差。如果将外延片放置在加热盘上加热，会受加热盘本身热容量的影响加热盘需要经过较长时间才能实现升温和降温，使得加温时间变长，从而外延片需耐受更长时间高温，这会导致金属层发生球聚等性能退化。若在加热器保持高温状态下摆放样品退火合金，尽管可以实现段时间升降温，但这样操作非常困难，尤其是需要在保护气体或真空环境下退火或合金更是无法实现操作。所以，一般的退火合金方法，很难实现快速的升温和降温，尤其是在真空状态或气体保护状态。
[0003] 因而，发明一种简易可行的快速退火合金的方法和设备显得非常重要，既能提高生产效率，又能提高半导体器件的性能。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的第一个技术问题是：为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种对外延片进行退火合金的装置，用以解决现有技术存在的效率低、退火合金后产品质量劣化的问题。
[0005] 本发明所要解决的第二个技术问题是：为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种对外延片进行退火合金的方法，用以解决现有技术存在的效率低、退火合金后产品质量劣化的问题。
[0006] 为了解决上述第一个技术问题，本发明提出的对外延片进行退火合金的装置，包括导热板，所述导热板上包括供介质通过的通道，导热板上的通道包括介质的进口和出口；以及还包括
[0007] 一两端均设有阀门的介质加热装置；
[0008] 一两端均设有阀门的介质冷却装置；
[0009] 介质加热装置和介质冷却装置的两端并接，它们与一介质泵串接连通，介质泵与导热板上的通道串接连通；
[0010] 当介质加热装置关闭、介质冷却装置开启的时候，介质泵推动介质冷却装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质冷却装置形成介质闭路循环；当介质加热装置开启、介质冷却装置关闭的时候，介质泵推动介质加热装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质加热装置形成介质闭路循环。
[0011] 优选地：所述通道为设在所述导热板上的空心结构，或者是固定在导热板表面上的管道，或者是嵌入导热板上的管道。
[0012] 优选地：所述导热板的材质是：石墨、石英或陶瓷的无机非金属材料；或者是铜、银、铝、铁、金、铂、钨、钼、钒或锆的单质金属材料；或者是耐热钢、铸铁或不锈钢的合金材料；或者是多层金属材料构成的复合材料；或者是非金属材料构成的多层材料；或者是金属材料和非金属材料构成的相间的叠层复合材料。
[0013] 优选地：所述导热板表面有包覆材料，包覆材料为有碳化硅、碳化硼、氮化硅或氧化硅。
[0014] 优选地：所述导热板设在真空腔体内，或者设在混有保护气体的腔体内。
[0015] 优选地：所述介质为气体介质、液体介质或它们的混合。
[0016] 优选地：所述介质为：水、硅油或真空泵油；或者是氮气、氧气、空气、二氧化碳、氦气或氩气。
[0017] 优选地：所述介质加热装置和介质冷却装置包括介质的输入管和输出管，其中，输入管的管口位于液体介质液面下，输出管的管口位于液体介质液面上；介质由输入管进入介质泵，由输出管回流入介质加热装置或介质冷却装置内。
[0018] 为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的对外延片进行退火合金的方法，包括以下步骤：
[0019] 将外延片置于导热板上；
[0020] 给介质加热装置中的介质加热，给介质冷却装置中的介质降温；
[0021] 对外延片进行升温时，打开介质加热装置两边的阀门，关闭介质冷却装置两边的阀门关闭，介质泵工作，使热的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于热加工状态至外延片热处理完成；
[0022] 对外延片进行降温时，打开介质冷却装置两边的阀门，关闭介质加热装置两边的阀门，介质泵工作，使冷的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于降温状态至外延片冷却处理完成。
[0023] 优选地：所述热处理为对外延片的合金处理；
[0024] 所述冷却处理为对外延片的退火处理；
[0025] 上述合金处理和退火处理各实施一次，或者重复多次循环实施。
[0026] 优选地：所述导热板设在真空环境内，或者设在混有保护气体的环境内。
[0027] 本发明可以实现外延片的快速降温，提高效率，并提高外延片的质量。本发明的方法和设备适合于半导体外延片的退火、合金、时效等工艺。
附图说明
[0028] 图1是本发明一个导热板实施例的结构示意图。
[0029] 图2是本发明实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
[0030] 本发明提出一种对外延片进行退火合金的装置，包括导热板，导热板上包括供介质通过的通道，导热板上的通道包括介质的进口和出口；以及还包括：一两端均设有阀门的介质加热装置；一两端均设有阀门的介质冷却装置；介质加热装置和介质冷却装置的两端并接，它们与一介质泵串接连通，介质泵与导热板上的通道串接连通；当介质加热装置关闭、介质冷却装置开启的时候，介质泵推动介质冷却装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质冷却装置形成介质闭路循环；当介质加热装置开启、介质冷却装置关闭的时候，介质泵推动介质加热装置内的介质流动，导热板上的通道、介质泵和介质加热装置形成介质闭路循环。
[0031] 本发明实现快速退火或合金的方法包括以下步骤：
[0032] 将外延片置于导热板上；
[0033] 给介质加热装置中的介质加热，给介质冷却装置中的介质降温；
[0034] 对外延片进行升温时，打开介质加热装置两边的阀门，关闭介质冷却装置两边的阀门关闭，介质泵工作，使热的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于热加工状态至外延片热处理完成；
[0035] 对外延片进行降温时，打开介质冷却装置两边的阀门，关闭介质加热装置两边的阀门，介质泵工作，使冷的介质不断在回路中循环流动，介质流过导热板上的通道，通过导热板传热，外延片处于降温状态至外延片冷却处理完成。
[0036] 图1和图2是本发明实现外延片快速退火合金的一种实施例的示意图，该实施例的快速升降温是通过冷热液体介质导热实现的，需要导热板升温时则通入被加热的介质，需要导热板降温时则通入冷却介质，图1是导热板的结构示意图，图2是导热板实现快速升温和降温的系统布置示意图。图1中的301为导热板，302为导热介质的进口，303为导热介质的出口，304为外延片。图2中的401为导热板，402为外延片，403为被加热的热介质，404为被冷却的冷介质，405为被加热介质的热液输入管道，406为热介质管道的第一阀门，407为冷介质管道的第二阀门，408为输液泵，409为被冷却介质的冷液输入管道，410为导热板的传热介质的公共输入管道，411为导热板的传热介质的公共输出管道，412为被加热介质的回流管道的第三阀门，413为被冷却介质的回流管道的第四阀门，414为被加热介质的热液回流管道，415为被冷却介质的冷液回流管道。
[0037] 由图1和图2，首先将外延片304放在导热板301上，当需要给外延片升温时，则从导热板的冷热介质进口302通入被加热的介质，当需要对外延片304冷却时则从进口302通入冷却介质。由于介质的热容量大，所以能实现外延片的快速退火合金，合金的极限最高温度由介质所允许的加热温度决定，升温和降温的速率由介质的温度、比热容和流速决定。
[0038] 图2是实现冷热介质交替循环的示意图，它可以实现如下过程的快速升温和冷却：首先在设有中空结构的导热板401上放好外延片402，并同时给热介质403加热，给冷介质
404冷却（上述“热介质”和“冷介质”中“热”与“冷”是相对概念，仅用于名称区分）。当介质达到所需温度后，即可以对外延片进行加热和冷却。
[0039] 当对外延片加热时：启动输液泵408，打开热介质输出阀，即第一阀门406和热介质回流阀，即第三阀门412，同时冷介质的输出阀，即第二阀门407和冷介质的回流阀，即第四阀门413处于关闭状态，此时被加热的介质在热液输出管道405、公共输入管道410、公共输出管道411和热液回流管道414及和导热板401中流动，从而能迅速的将热量传递给外延片402实现快速升温。
[0040] 当对外延片降温时：关闭第一阀门406和第三阀门414，同时打开第二阀门407和第四阀门415。此时经过冷却的冷介质404在冷液输入管道409、公共输入管道410、公共输出管道411和冷液回流管道415以及导热板401中循环流动，将导热板的热量迅速带走。通过冷热介质在导热板中的交替循环，实现快速的升温和降温。
[0041] 降到工艺许可的温度后，将外延片从导热板上取下，换上新的外延片，重复上面步骤，开始下一轮外延片的退火合金操作。
[0042] 导热板的材质可以是：石墨、石英、陶瓷等无机非金属材料；也可以是铜、银、铝、铁、金、铂、钨、钼、钒、锆等单质金属材料；也可以是耐热钢、铸铁或不锈钢等合金材料；也可以是多层金属材料构成的复合材料，也可以是非金属材料构成的多层材料，也可以是金属材料和非金属材料构成的相间的叠层复合材料。导热板其内部可以是空心的，也可以是空心和实心相间的结构；若为空心结构，除冷却介质的进口和出口外，其余部位可以是密封的也可以是不密封。导热板的表面可以有碳化硅、碳化硼、氮化硅、氧化硅等常见的包覆材料，也可以不做包覆材料。导热板可以安装在一个能抽真空的腔体里面，也可以安装在一个被气体保护的腔体环境下。导热板的介质可以是水、硅油、真空泵油等液体冷却介质；也可以是氮气、氧气、空气、二氧化碳、氦气、氩气等气体介质；也可以是液体和气体介质交替。
[0043] 本发明所保护的具体内容不仅仅限于以下所描述的各种实施形态，对以下实施形态所做的任何显而易见的修改或各种实施形态关键要素的重新组合都是受本发明所保护的，本发明的保护范围与权利要求书所限定的最大范围保持一致。
[0044] 另外，除了上述退火合金工艺需要外，其它的各种对外延片进行升温降温处理的工艺都可以使用本发明技术，例如时效前后的升温降温和恒温。
