一種半導體器件加工設備的製作方法

2023-05-20 10:00:01

專利名稱：一種半導體器件加工設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體處理設備技術領域，尤其涉及一種半導體器件加工設備。
背景技術：
現有技術中，半導體器件的加工製造過程中，需要在半導體晶片(wafer)上生成導電薄膜層、絕緣薄膜層等各種薄膜層(thin-film)以及各種溝槽、開口等，生成薄膜層和溝槽等的步驟對半導體器件加工而言是至關重要的環節。一般情況下，薄膜層的生成可以通過PVD(物理氣相澱積，又稱濺射)、熱氧化及CVD(化學氣相澱積)等手段實現，溝槽、開口等可以通過刻蝕的方式實現。現有技術中的CVD、熱氧化及刻蝕設備的共同點是，均需將待加工的晶片放置在基座上，之後在設備的腔體中進行相應的反應過程，在晶片的加工過程中，為了加快反應速度、提高加工效率等，往往對反應環境的溫度會有一定的要求。在控制設備腔體溫度的方法中，比較常用的一種方式就是給基座加熱，之後由基座將熱量傳遞給位於基座上方的晶片，從而控制反應速度等。現有技術為基座加熱的方式如圖1所示，將半導體晶片13置於基座(susceptor) 11上方,基座(susceptor) 11 —般使用陶瓷原料製作而成,基座11的下方設置有加熱燈(lamp) 12。具體的，基座11的上表面設置有安裝槽14，安裝槽14的形狀與晶片13相配合，而加熱燈12則均勻的設置於基座11的下表面。在生產過程中，由加熱燈12產生的熱量傳遞給基座11，之後由基座11再將熱量傳遞給晶片13，從而實現對反應過程中溫度的控制。但是，在實際生產過程中發現，在同一批生產的器件中，某些器件的電性和良率與周邊其它器件的電性和良率相差較大。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種覆晶封裝方法，通過改變塗膠路徑，解決了現有技術的問題，節省了封膠的時間，提高了封膠效率，並且在一定程度上避免了封膠區域的氣泡、包覆不良和剝離強度不足等現象。為解決上述問題，本發明實施例提供了如下技術方案:一種半導體器件加工設備，包括:基座；密封地內嵌於所述基座的加熱裝置，所述加熱裝置為直接產熱體。優選地，所述加熱裝置具體為連接有外接電源的若干電阻絲，所述電阻絲均勻的排布在所述基座內。優選地，還包括與所述電阻絲相連的接地電源線。優選地，還包括測溫裝置，所述測溫裝置包括顯示終端以及檢測終端。優選地，所述檢測終端具體為熱電偶，所述熱電偶密封地內嵌於所述基座。優選地，所述熱電偶為多個。
優選地，所述基座上表面設置有矽片安裝槽。優選地，所述半導體器件加工設備為化學氣相澱積設備、刻蝕設備或熱氧化設備中的至少一種。優選地，所述半導體器件加工設備為型號為P5000的化學氣相澱積設備。相對於上述背景技術中的技術方案，本發明實施例具有以下優點:本發明實施例所提供的技術方案，加熱裝置內嵌於基座，加熱裝置加熱後，其產生的熱量能夠快速的傳遞到整個基座中，然後通過基座將熱量傳遞給放置在基座上的半導體晶片中，從而實現對半導體晶片的加熱。由於加熱裝置為直接產熱體且內嵌於基座，一方面使得加熱裝置不易受外界環境影響而損壞，延長了加熱裝置的使用壽命，另一方面加熱裝置與基座的接觸面積增大了，使得加熱裝置產生的熱量能夠快速、直接的全部傳遞至基座，從而基座可以快速均勻的對半導體晶片進行加熱，從而保證了半導體晶片的加工質量。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中的半導體器件加工設備中基座與加熱燈之間安裝結構的示意圖；圖2為本發明實施例提供的半導體器件加工設備中基座與加熱裝置之間安裝結構的示意圖。
具體實施例方式正如背景技術部分所述，採用現有技術中的加熱設備生產出的器件中，同一批次的器件往往出現電性和良率不平均，且某些器件的電性和良率與周邊其它器件的電性和良率相差較大的情況。發明人研究發現，出現這種問題的主要原因之一是現有技術中基座的加熱方式，其具體過程為，由加熱燈內的燈芯通電產熱，之後將產生的熱量傳遞給加熱燈的燈管，之後由燈管外壁將熱量傳遞給基座，再由基座將熱量傳遞給晶片，即加熱燈的燈管以及基座只是作為一種導熱的材料將燈芯產生的熱量傳遞給晶片，從而導致將熱量傳遞給晶片的過程中具有熱傳導的滯後性，由於與基座接觸的加熱燈的燈管部分並非直接產熱體，而且燈芯所產生的熱量並不是全部都能夠及時的傳遞給晶片，在熱量傳遞過程中有大量熱量被損耗在了燈管和基座上。所述直接產熱體為在存在某些誘因的情況下，能夠直接產生熱量的物體，如加熱燈的燈芯、通電即可產熱的電阻絲等，此時為電阻絲通電即為誘因。同時，由於加熱燈的壽命一般較短，在生產過程中很可能會有個別的加熱燈損壞，結合熱傳導過程中的滯後性，進而導致對基座的加熱不均勻，進而對晶片的加熱也不均勻，從而導致晶片某些區域的反應速率慢於其它區域，從而使得對晶片不同區域的加工結果不同，如CVD工藝中，會導致澱積的薄膜不均勻，在刻蝕工藝中，不同區域的刻蝕深度不同，在熱氧化工藝中，不同區域生長的氧化層厚度不同等。
綜合以上兩種原因，導致了在同樣的加工時間內，同一批次生產的器件中，某些器件的電性和良率與周邊其它器件的電性和良率相差較大。基於以上原因，發明人考慮，若解決上述兩個方面的問題，對基座的結構和加熱方式做一定的修改，如將加熱裝置內嵌於基座中，並且採用能夠直接產熱的加熱裝置，這樣，加熱裝置產生的熱量能夠直接快速的傳遞給基座，從而使基座能夠快速的將加熱溫度傳遞給安裝於基座上表面的半導體晶片，在一定程度上即可避免現有技術中的缺點。以上是本申請的核心思想，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便於說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。基於上述研究的基礎上，本發明實施例提供了一種半導體器件加工設備，其結構圖如圖2所示，包括基座21和密封地內嵌於所述基座21的加熱裝置22，所述加熱裝置22為直接產熱體。加熱裝置22內嵌於基座21，加熱裝置22加熱後，其產生的熱量能夠快速直接地傳遞給基座21，然後通過基座21將熱量傳遞給安裝在基座21上的半導體晶片中，從而實現對半導體晶片的加熱。由於加熱裝置22內嵌於基座21，所以加熱裝置22與基座21之間的熱量傳遞快速，而且直接；同時，加熱裝置22產生的熱量能夠全部直接地傳遞至基座21，基座21的升溫速率很快。因此，基座21可以快速均勻的對半導體晶片進行加熱，且所述加熱裝置22為嵌入基座內部的直接產熱體，不易損壞，使本發明提供的半導體器件加工設備具有良好的穩定性，從而保證半導體晶片各區域反應速率的均勻性，以保證器件電性和良率的均勻性。在半導體器件加工設備運行過程中，基座21具體設置於半導體器件加工設備的反應腔室內；根據半導體器件加工時對所需的環境內的氣體等因素具有嚴格的潔淨度要求，因此，半導體器件加工設備的反應腔室需要具有一定的密封性，有時甚至需要真空密封；反應腔室內的密封環境的獲得可以通過反應腔室設置的導氣管25以及設置於導氣管25外端的密封塞26。具體的，所述加熱裝置22可以為電阻絲、金屬棒或燈芯等，只要能夠起到良好的產熱效果即可。本實施例中優選為，所述加熱裝置22為連接有外接電源27的若干電阻絲，電阻絲均勻的排布在基座內，電源27可直接為加熱裝置22供電，以使加熱裝置22產生熱量。由於電阻絲內嵌於基座內，受外界環境影響較少，而且電阻絲結構簡單，影響其壽命的因素較少，進而使得電阻絲的使用壽命比加熱燈長，且不易損壞，在保證快速直接的熱量傳遞過程的同時，還能夠進一步的提高本發明提供的半導體器件加工設備的穩定性。當然，為了增強半導體器件加工設備使用的安全性，電阻絲還連接有接地線29。
進一步地，為了能夠隨時對內嵌於基座21的加熱裝置22的工作溫度進行監控，半導體器件加工設備還可以設置有測溫裝置28，測溫裝置28包括顯示終端以及檢測終端。具體的,檢測終端內嵌於基座21中，這樣可以更好的對基座21的溫度進行監控，由檢測終端得到的數據通過數據傳輸線輸送給顯示終端，工作人員可以通過顯示終端顯示的數據得到基座21的具體溫度，從而根據顯示終端得到的數據，通過對加熱裝置22的控制實現對基座21溫度的控制。優選地，上述技術方案中的測溫裝置28的檢測終端具體可以為接觸式或非接觸式的熱電偶，且熱電偶密封地內嵌於基座21中，以對基座21的內部溫度取得更好的監控作用。當然，上述的熱電偶還可以為多個，且各個熱電偶均勻的內嵌於基座21。這樣，熱電偶就可以對基座21中每一處的溫度進行全面的監控，從而可以更好的保證基座21內部溫度的均勻性，進一步的提高半導體器件加工設備工作時的穩定性。具體到實際生產中，為了使基座21能夠更好地為半導體晶片提供熱量和溫度，還可以在基座21的上表面處安裝槽24。即半導體晶片可以完全地安裝在基座21的安裝槽24中，此時，半導體晶片完全位於基座21所散發溫度的環境中，所以，基座21能夠更加快速、直接地將溫度和熱量傳遞給半導體晶片。需要說明的是，本發明實施例中公開的半導體器件加工設備可以為化學氣相澱積設備、刻蝕設備或熱氧化設備中的至少一種，具體的，下面以型號為P5000化學氣相澱積設備為例，說明本發明實施例中設備的優點:P5000設備採用陶瓷基座承載半導體晶片，現有技術中一般使用基座下方設置的加熱燈為基座加熱，之後由基座將熱量傳遞給晶片。本領域技術人員可以理解，CVD過程主要是在晶片表面形成各種薄膜，在同樣的設備環境和反應時間內，薄膜的厚度主要取決於晶片表面的化學反應速率，而化學反應速率是直接與反應時設備腔體內，主要是晶片表面的溫度有關，一般情況下，在一定的溫度範圍內，溫度越高，化學反應速率越快，而現有技術中的為晶片加熱的熱源為基座下方的加熱燈，由於加熱燈容易損壞等原因(具體如上所述)，使得晶片表面受熱不均，從而導致晶片不同區域表面的化學反應速率不同，進而使得CVD設備生產出的薄膜厚度不均勻，從而對後續的CMP (化學機械研磨)、PVD (物理氣相澱積)等加工工序帶來不良影響，最終導致器件的電性和良率收到影響。本實施例公開的設備中，由於採用為直接產熱體的加熱裝置，而且將加熱裝置內嵌於基座，一方面使得加熱裝置不易受外界環境影響而損壞，延長了加熱裝置的使用壽命，另一方面加熱裝置與基座的接觸面積增大了，使得加熱裝置產生的的熱量能夠快速、直接的全部傳遞至基座，從而基座可以快速均勻的對半導體晶片進行加熱，由於晶片表面的溫度均勻了，晶片各區域表面的化學反應速率也相同或相近了，進而使得形成的薄膜厚度更加均勻。本實施例中的半導體器件加工設備若為刻蝕設備或熱氧化設備，同樣能達到良好的加工效果，如刻蝕的溝槽、空洞的深度、寬度等更加均勻，熱氧化形成的氧化層等也更加均勻，從而保證了器件的加工質量。本說明書中各個部分採用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種半導體器件加工設備，其特徵在於，包括: 基座; 密封地內嵌於所述基座的加熱裝置，所述加熱裝置為直接產熱體。
2.根據權利要求1所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述加熱裝置具體為連接有外接電源的若干電阻絲，所述電阻絲均勻的排布在所述基座內。
3.根據權利要求2所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，還包括與所述電阻絲相連的接地電源線。
4.根據權利要求2所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，還包括測溫裝置，所述測溫裝置包括顯示終端以及檢測終端。
5.根據權利要求4所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述檢測終端具體為熱電偶，所述熱電偶密封地內嵌於所述基座。
6.根據權利要求5所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述熱電偶為多個。
7.根據權利要求1所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述基座上表面設置有矽片安裝槽。
8.根據權利要求1-7任一項所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述半導體器件加工設備為化學氣相澱積設備、刻蝕設備或熱氧化設備中的至少一種。
9.根據權利要求8所述的半導體器件加工設備，其特徵在於，所述半導體器件加工設備為型號為P5000的化學氣相澱積設備。
全文摘要
本發明實施例公開了一種半導體器件加工設備，包括基座以及密封地內嵌於所述基座的加熱裝置，所述加熱裝置為直接產熱體。加熱裝置內嵌於基座，加熱裝置加熱後，其產生的熱量能夠快速的傳遞到整個基座中，然後通過基座將熱量傳遞給放置在基座上的半導體晶片中，從而實現對半導體晶片的加熱。由於加熱裝置為直接產熱體且內嵌於基座，一方面使得加熱裝置不易受外界環境影響而損壞，延長了加熱裝置的使用壽命，另一方面加熱裝置與基座的接觸面積增大了，使得加熱裝置產生的熱量能夠快速、直接的全部傳遞至基座，從而基座可以快速均勻的對半導體晶片進行加熱，從而保證了半導體晶片的加工質量。
文檔編號H01L21/67GK103094155SQ201110348348
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者張志剛, 沈金棟 申請人:無錫華潤上華科技有限公司