半導體工藝方法以及半導體裝置系統的製作方法

2023-08-10 21:10:31

專利名稱：半導體工藝方法以及半導體裝置系統的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種集成電路工藝與裝置，且特別是有關於包含爐管工 藝與爐管設備的 一種半導體工藝方法以及半導體裝置系統。
背景技術：
在集成電路工藝當中，許多步驟都必須在高溫環境下進行，例如用來摻
雜離子的熱擴散(thermal diffusion)工藝、生長氧化層的熱氧化(thermal oxidation)工藝，以及用來消除缺陷(defects)的退火(annealing)工藝。
上述的熱處理方法， 一般都是將晶片(wafer)置於晶舟(boat)而送進爐管 (furnace)反應，待反應完成取出。另外，於進行下一個爐管工藝時，則是將 置於此晶舟上的同 一批(lot)晶片再一次送進爐管反應，同樣地待反應完成取 出。
一般而言，晶舟的內部會分隔成一格一格的區域(晶片槽)，以裝載多個 晶片，而每一個晶片槽是由在晶舟本體的水平面配置有3個橫杆(pin)而形成。 詳言之，晶片會與晶舟的橫杆直接接觸，且晶片就是藉由這些橫杆支撐而固 定置放在晶舟的晶片槽中。然而，經高溫爐管工藝之後，與晶舟接觸的晶片 上的區域會產生損傷(damage)。例如，在晶片上會造成差排(dislocation)與滑 移(slip)等材料缺陷(defect)。特別是，因為晶片上與晶舟接觸的區域在不同的 爐管工藝中皆相同，所以在經多次的高溫爐管工藝之後，晶片上的損傷狀況 會受高溫影響而更加嚴重。如此一來，會大大地降低後續工藝的穩定性，甚 至會嚴重影響產品及元件的可靠度與產率(yield)。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種半導體工藝方法，能夠避免因 多次高溫爐管工藝對晶片造成嚴重的損傷問題，而影響後續工藝的穩定性與 可靠度。
本發明的另一目的是提供一種半導體裝置系統，能夠解決因多次高溫爐管工藝而對晶片所造成的嚴重損傷問題，提高後續工藝的穩定性以及元件的
可靠度與產率。
本發明提出一種半導體工藝方法。半導體工藝至少包含一第一高溫爐管 工藝以及一第二高溫爐管工藝。此方法，為對裝載有至少一晶片的第一晶舟 進行第一高溫爐管工藝。然後，對裝載有晶片的第二晶舟進行第二高溫爐管 工藝。而且，在進行第二高溫爐管工藝之前，進行第一移動步驟，使晶片在 第 一 晶舟上與晶片在第二晶舟上的相對位置不同。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述的第一移動步驟為利 用一機械手臂，使晶片在同一水平面上旋轉一角度。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述的第 一移動步驟為利 用爐管機臺中的 一定位裝置，改變晶片在第 一 晶舟與第二晶舟上的相對位 置。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述的第 一移動步驟為利 用轉動晶舟來改變晶片在該第 一晶舟與第二晶舟上的相對位置。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述的第 一 高溫爐管工藝
與第二高溫爐管工藝的工藝溫度為大於或等於900。C。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述在第一高溫爐管工藝 之後，以及第一移動步驟之前，更包括進行至少一低溫爐管工藝。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述的第 一晶舟包括一晶 舟本體，且在晶舟本體的每一個水平面配置有一支撐部。其中，支撐部例如 是多個橫杆、具有一側為開啟的環形隔板，或者是具有一側為開啟且表面具 有至少一開口的環形隔板。而且，第一晶舟的材質例如是石英、碳化矽或是 其他合適的材料。在一實施例中，第二晶舟與第一晶舟為同一個晶舟或為不 同一個晶舟。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述進行第一移動步驟之 前，還包括進行一晶片曲率測量步驟，且藉由獲得的測量值決定晶片的相對
位移量。
依照本發明的實施例所述的半導體工藝方法，上述在第二高溫爐管工藝 之後，還包括對裝載有晶片的一第三晶舟進行一第三高溫爐管工藝，且在進 行第三高溫爐管工藝之前，進行一第二移動步驟，使晶片在該第一晶舟、第 二晶舟與第三晶舟上的相對位置不同。其中，第二移動步驟與該第一移動步驟相同或不同。另外，在第二高溫爐管工藝之後，以及第二移動步驟之前， 更包括進行至少一低溫爐管工藝。而且，第三高溫爐管工藝的工藝溫度為大
於或等於900。C。第三晶舟與第二晶舟為同一個晶舟或為不同一個晶舟。在
一實施例中，進行第二移動步驟之前，還包括進行一晶片曲率測量步驟，且 藉由獲得的測量值決定晶片的相對位移量。
本發明另提出 一種半導體裝置系統，其包括至少一爐管設備以及一移動 控制站點。其中，爐管設備是用以進行高溫爐管工藝，爐管設備包括一晶舟， 用以裝載至少一晶片。移動控制站點與爐管設備相耦合，用以使進行不同的 高溫爐管工藝時，晶片與晶舟的相對位置不同。
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，還包括一晶片曲率測量站 點，與爐管設備、移動控制站點相耦合，用以藉由獲得的測量值決定晶片的 相對位移量。
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，上述的移動控制站點為利 用一機械手臂，使晶片在同一水平面上旋轉一角度。
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，上述的移動控制站點為利 用一定位裝置，改變晶片在該晶舟上的相對位置。
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，上述的移動控制站點為利 用轉動晶舟來改變晶片在晶舟上的相對位置。 '
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，上述的高溫爐管工藝的工 藝溫度為大於或等於9oo°c。
依照本發明的實施例所述的半導體裝置系統，上述的晶舟包括一晶舟本 體，且在晶舟本體的每一個水平面配置有一支撐部。其中，支撐部例如是多 個橫杆、具有一側為開啟的環形隔板，或者是具有一側為開啟且表面具有至 少一開口的環形隔板。而且，晶舟的材質例如是石英、碳化矽或是其他合適 的材料。
本發明的裝置系統增加額外的移動控制站點，以改變晶片與晶舟的相對 位置，避免晶片上的損傷因多次高溫爐管工藝而更加嚴重，進而影響後續工 藝的穩定性與可靠度。另外，本發明的裝置系統還可進一步包括晶片曲率測 量站點，以利用所得到的測量值來決定晶片的相對位移量，提高工藝穩定性 與可靠度。另一方面，本發明的方法是在進行下一次的高溫爐管工藝之前， 改變晶片與晶舟的相對位置，以避免前次高溫爐管工藝所造成的晶片上的損傷更為嚴重。而且，本發明的方法還包括在改變晶片與晶舟的相對位置之前， 利用晶片曲率測量步驟，並藉由測量值決定晶片的相對位移量，如此可進一 步提高工藝的可靠度與產率。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1為依照本發明的一實施例所繪示的半導體裝置系統的配置示意圖。
圖2A為繪示晶舟的剖面示意圖。
圖2B為繪示晶舟的上視示意圖
圖2C、圖2D、圖2E為繪示晶舟的隔板的示意圖。
圖3為依照本發明實施例所繪示的半導體工藝方法的步驟流程圖。
圖4A為繪示進行移動步驟前，晶片與晶舟的橫杆的俯視示意圖。
圖4B為繪示第一移動步驟後，晶片與晶舟的橫杆的俯視示意圖。
圖4C為繪示第二移動步驟後，晶片與晶舟的橫杆的俯視示意圖。
主要元件符號說明
100:半導體裝置系統
110:爐管設備
120:移動控制站點
130:晶片曲率測量站點
201、 402:晶片
202:晶舟本體
203、 404:橫杆
204:支撐部
206、 208:隔才反
207:開口
310、 303、 305、 320、 330、 333、 335、 340、 350:步驟
具體實施例方式
圖1為依照本發明的一實施例所繪示的半導體裝置系統的配置示意圖。 請參照圖1,半導體裝置系統100包括至少一個爐管設備110，用以進行高溫爐管工藝。在此所謂的"高溫爐管工藝"是指工藝溫度為大於或等於
900。C的爐管工藝。本實施例的半導體裝置系統100例如有兩個爐管設備 110，即爐管設備(A)與爐管設備(B)。然而，本發明並不對爐管設備的數量做 特別的限定，其可視工藝需求做調整。爐管設備110主要是由用以裝載晶片 的晶舟以及用以使晶舟置於其中的爐管所構成。另外，爐管設備通常還包括 溫度控制器、氣體輸送管路等構件。 一般半導體工藝的爐管設備的配置與組 合為本技術領域中具有通常知識者所熟知，於此不再贅述。本實施例的爐管
設備IIO可例如是氧化擴散高溫爐、低壓化學氣相沉積爐，或是其他一般半 導體工藝中所使用的爐管設備。
特別要說明的是，如圖2A所示，爐管設備110的晶舟(wafer boat)可例 如是一般半導體工藝中所使用的晶舟。晶舟包括一晶舟本體202,而在晶舟 本體202的每一個水平面配置有與晶片接觸的支撐部204,將晶舟本體202 分隔成多個晶片槽，使晶片201可置放於其上。上述，配置於晶舟本體202 的每一個水平面的支撐部204例如是由三個橫杆(pin)(如圖2B的標號203所 示)或多個橫杆構成。當然，爐管設備110的晶舟不限於此，亦可將由多個橫 杆構成的支撐部204替換為具有一側為開啟的環形(即接近n形或馬蹄形)的 隔板206(如圖2C所示)，或者是具有開口 207的隔板208(如圖2D、圖2E 所示)。上述，爐管設備110的晶舟(包括晶舟本體202與支撐部204)的材質 例如是石英、碳化矽(SiC)或是其他合適的材料。
另外，半導體裝置系統IOO還包括有一移動控制站點120。移動控制站 點120與爐管設備110相耦合，其功用是在進行不同的高溫爐管工藝時，使 晶片與晶舟的相對位置不同。詳言之，在爐管設備中完成第一次高溫爐管工
藝後、進行下一次高溫爐管工藝之前，可進入移動控制站點120,改變晶片 在晶舟上的相對位置，使在第一次高溫爐管工藝中所造成損傷不會因下一次 高溫爐管工藝而更加嚴重。
承上述，移動控制站點120例如是利用一機械手臂，使晶舟內的晶片在 同一水平面上旋轉一角度，以改變晶片與晶舟的相對位置。或者是，在移動 控制站點120,利用一定位裝置，來使晶片在晶舟上的相對位置不同。另夕卜， 還可以是藉由利用轉動晶舟的方式，達到改變晶片與晶舟的相對位置不同的 目的。當然，本技術領域中具有通常知識者也可視其需求，而依據本發明的 精神與前述諸實施例的教示改變在移動控制站點中使晶片與晶舟的相對位置不同的實施方式。
由於，習知的工藝技術會造成晶片上與晶舟直接接觸的區域產生損傷
(damage),尤其是在經多次的高溫爐管工藝後，損傷的狀況更加嚴重。因此， 在半導體裝置系統100中增加額外的移動控制站點120，可避免習知晶片造 成損傷的問題，而影響後續工藝的穩定性以及元件的可靠度與產率(yield)。
請繼續參照圖1，在另一實施例中，半導體裝置系統100還包括有一芯 片曲率測量站點130。晶片曲率測量站點130與爐管設備110、移動控制站 點120相耦合，其是用以藉由所獲得的晶片曲率測量值來決定晶片的相對位 移量。上述利用晶片曲率測量值決定晶片的相對位移量的方法，例如是在芯 片曲率測量站點130量測晶片曲率後，進入移動控制站點120,並由所得到 的晶片曲率測量值，以使晶片上相對為凹陷的區域移動至晶舟的支撐部上。 根據晶片曲率測量值對晶片與晶舟的相對位移量作適度的調無，可進一步使 晶片在後續工藝中具有較高工藝穩定性與可靠度。因此，不僅可避免晶片因 多次高溫爐管工藝而造成嚴重地損傷問題，且新增的晶片曲率測量站點130 亦可提高工藝穩定性與可靠度。
以下，利用本實施例的半導體裝置系統來說明爐管工藝工藝方法。圖3 為依照本發明實施例所繪示的半導體工藝方法的步驟流程圖。在下述實施例 中，是以圖1的爐管設備(A)110與爐管設備(B)110為進行高溫爐管工藝的設 備來進行說明。
請同時參照圖l與圖3，進行第一高溫爐管工藝(步驟310)，第一高溫爐 管工藝的工藝溫度為大於或等於900°C。進行第一高溫爐管工藝的步驟，例 如是將裝載有至少一晶片的晶舟送到爐管設備(A)llO中，並調整相關參數後 進行爐管工藝。在本實施例中，是以一般半導體工藝中所使巧的晶舟來說明 晶片與晶舟的放置關係。如圖4A所示，其繪示晶片402與晶舟的橫杆404 的上視示意圖。當然，本發明不限於是使用習知的晶舟，晶舟的其他實施例 已於上述作詳細說明，於此不再贅述。
接著，進行一第一移動步驟(步驟320)，使晶片在晶舟上的相對位置不 同。第一移動步驟例如是，在完成第一高溫爐管工藝後，進入移動控制站點 120,利用機械手臂自晶舟上將晶片夾出，並在同一水平面上旋轉一角度後， 再置入同一個晶舟或另一個晶舟中，以改變晶片與晶舟的相對位置。另外， 上述實施例中也說明了改變晶片與晶舟的相對位置的其他實施方式，於此不再贅述。如圖4B所示，其繪示經第一移動步驟後晶片402與晶舟的橫杆404 的上視示意圖。其中，虛線部分(…)是指第一移動步驟之前，晶舟的橫杆404 在晶片402上的位置。
然後，進行第二高溫爐管工藝(步驟330),第二高溫爐管工藝的工藝溫 度為大於或等於900°C。進行第二高溫爐管工藝的步驟，例如是將已改變芯 片與晶舟相對位置的晶舟，由移動控制站點120送到爐管設備(B)110中，並 調整相關參數後進行爐管工藝。
在一實施例中，於第一高溫爐管工藝(步驟310)完成後、進行第二高溫 爐管工藝(步驟"0)之前，還可進行至少一次的低溫爐管工藝(步驟3(B)。因 為，晶片上的損傷問題僅會受高溫影響而變得更加嚴重。所以，在進行低溫 爐管工藝之前，並不需要進行改變晶片與晶舟相對位置的步驟。
由於，在進行高溫爐管工藝前會進行改變晶片與晶舟相對位置的步驟。 亦即是，每一次的高溫爐管工藝中，晶片與晶舟直接接觸的區域並不相同。 因此，可避免造成晶片上某一特定區域的損傷狀況因多次的高溫爐管工藝而 持續被增強。
另外，請繼續同時參照圖1與圖3,在一實施例中，進行第一移動步驟(步 驟320)之前，還可先進行一晶片曲率測量步驟(步驟305)，並藉由所獲得的 晶片曲率測量值，來決定晶片的相對位移量。晶片曲率測量步驟，例如是在 進入移動控制站點120之前，先進入晶片曲率測量站點130,利用一般半導 體工藝中測量晶片曲率的方法來進行量測，然後根據晶片曲率測量值，在移 動控制站點120調整晶片與晶舟的相對位置。上述的測量晶片曲率的方法為 本領域中具有通常知識者所熟知，於此不再贅述。
接下來，請繼續參照圖3，在進行第二高溫爐管工藝(步驟330)之後，可 繼續進行第三高溫爐管工藝(步驟350)，此第三高溫爐管工藝的工藝溫度為 大於或等於卯0。C。但是，在進行第三高溫爐管工藝(步驟350)之前，需先進 行第二移動步驟(步驟340),使晶片在晶舟上的相對位置不同，以避免晶片 上的損傷問題更加嚴重，而降低後續工藝的穩定性以及元件可靠度。如圖4C 所示，其繪示經第二移動步驟後晶片402與晶舟的橫杆404的俯視示意圖。 其中，虛線部分(---)是指第一移動步驟之前，晶舟的橫杆404在晶片402上 的位置，鏈線部分(-.-.-)是指第一移動步驟之後，晶舟的橫杆404在芯 片402上的位置。同樣地，於第二高溫爐管工藝(步驟330)完成後、進行第三高溫爐管工
藝(步驟350)之前，還可進行至少一次的低溫爐管工藝(步驟333)。另外，在 一實施例中，進行第二移動步驟(步驟340)之前，還可先進行一晶片曲率測 量步驟(步驟335)，並藉由所獲得的晶片曲率測量值，來決定晶片的相對位移量。
綜上所述，本發明可在進行下一次的高溫爐管工藝之前，改變晶片與晶 舟的相對位置，以避免前次高溫爐管工藝所造成的晶片上的損傷更為嚴重。 另外，本發明還可利用量測晶片曲率決定晶片的相對位移量，以進一步提高 工藝的可靠度與產率。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何 熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾， 因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1. 一種半導體工藝方法，該半導體工藝至少包含一第一高溫爐管工藝以及一第二高溫爐管工藝，該方法包括對裝載有至少一晶片的第一晶舟進行該第一高溫爐管工藝；以及對裝載有該晶片的第二晶舟進行該第二高溫爐管工藝，且在進行該第二高溫爐管工藝之前，進行第一移動步驟，使該晶片在該第一晶舟上與該晶片在該第二晶舟上的相對位置不同。
2. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一移動步驟為利用一 機械手臂，使該晶片在同一水平面上旋轉一角度。
3. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一移動步驟為利用爐 管機臺中的定位裝置，改變該晶片在該第一晶舟與該第二晶舟上的相對位置。
4. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一移動步驟為利用轉 動晶舟來改變該晶片在該第 一 晶舟與該第二晶舟上的相對位置。
5. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一高溫爐管工藝與該 第二高溫爐管工藝的工藝溫度為大於或等於900°C。
6. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中在該第一高溫爐管工藝之 後，以及該第一移動步驟之前，還包括進行至少一低溫爐管工藝。
7. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一晶舟包括一晶舟本 體，且在該晶舟本體的每一個水平面配置有一支撐部，該支撐部包括多個橫杆、具有一側為開啟的環形隔板，或具有一側為開 啟且表面具有至少一開口的環形隔板。
8. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第一晶舟的材質包括石 英或碳化矽。
9. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中該第二晶舟與該第一晶舟 為同一個晶舟或為不同一個晶舟。
10. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中進行該第一移動步驟之 前，還包括進行一晶片曲率測量步驟，且藉由獲得的測量值決定該晶片的相對位移量。
11. 如權利要求1所述的半導體工藝方法，其中在該第二高溫爐管工藝之後，更包括對裝載有該晶片的一第三晶舟進行一第三高溫爐管工藝，且在進 行該第三高溫爐管工藝之前，進行一第二移動步驟，使該晶片在該第一晶舟、 該第二晶舟與該第三晶舟上的相對位置不同。
12. 如權利要求11所述的半導體工藝方法，其中該第二移動步驟與該第 一移動步驟相同或不同。
13. 如權利要求11所述的半導體工藝方法，其中在該第二高溫爐管工藝之後，以及該第二移動步驟之前，還包括進行至少一低溫爐管工藝。
14.如權利要求11所述的半導體工藝方法，其中該第三高溫爐管工藝的 工藝溫度為大於或等於900°C。
15. 如權利要求11所述的半導體工藝方法，其中該第三晶舟與該第二晶 舟為同一個晶舟或為不同一個晶舟。 '
16. 如權利要求11所述的半導體工藝方法，其中進行該第二移動步驟之 前，還包括進行一晶片曲率測量步驟，且藉由獲得的測量值決定該晶片的相 對位移量。
17. —種半導體裝置系統，包括至少一爐管設備，用以進行高溫爐管工藝，該爐管設備包括一晶舟，用 以裝載至少一晶片；以及一移動控制站點，與該爐管設備相耦合，用以使進行不同的高溫爐管工 藝時，該晶片與該晶舟的相對位置不同。
18. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，還包括一晶片曲率測量站點， 與該爐管設備、該移動控制站點相耦合，用以藉由獲得的測量值決定該晶片 的相對位移量。
19. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該移動控制站點為利用 一機械手臂，使該晶片在同一水平面上旋轉一角度。
20. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該移動控制站點為利用 一定位裝置，改變該晶片在該晶舟上的相對位置。
21. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該移動控制站點為利用 轉動晶舟來改變該晶片在該晶舟上的相對位置。
22. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該高溫爐管工藝的工藝 溫度為大於或等於900。C。
23. 如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該晶舟包括一晶舟本體，且在該晶舟本體的每一個水平面配置有一支撐部，該支撐部包括多個橫杆、具有一側為開啟的環形隔板，或具有一側為開 啟且表面具有至少一開口的環形隔板。
24.如權利要求17所述的半導體裝置系統，其中該晶舟的材質包括石英或碳化矽。
全文摘要
一種半導體工藝方法及半導體裝置系統。該半導體工藝至少包含一第一高溫爐管工藝以及一第二高溫爐管工藝。此方法為對裝載有至少一晶片的第一晶舟進行第一高溫爐管工藝。然後，對裝載有此晶片的第二晶舟進行第二高溫爐管工藝。而且，在進行第二高溫爐管工藝之前，進行一移動步驟，使晶片在第一晶舟上與晶片在第二晶舟上的相對位置不同。
文檔編號H01L21/67GK101414570SQ20071016710
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月18日 優先權日2007年10月18日
發明者於廣友 申請人:聯華電子股份有限公司