專利名稱：晶舟封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，尤其是與支撐多個(gè)薄半導(dǎo)體晶片的豎直式晶舟封裝相關(guān)。
背景技術(shù)：
豎直式晶舟主要用于當(dāng)半導(dǎo)體晶片在豎直式熔爐內(nèi)加工時(shí)，為其提供足夠的支撐，最好能將晶片上的局部重力應(yīng)力和熱應(yīng)力減至最小，以避免滑動(dòng)和塑性變形。豎直式晶舟通常包括三根或更多豎直延伸桿件，每根限定了多個(gè)豎直分開(kāi)的凹槽。同一豎直位置不同桿件上的三個(gè)或更多個(gè)凹槽可確定晶片吸持位置，以便從水平方向 支撐晶片。因此，一個(gè)晶舟便可以支撐多個(gè)水平定向的晶片，一個(gè)緊壓著另一個(gè)。這種晶舟配置在較老的技術(shù)中比較常見(jiàn)，十分適合支撐300毫米和直徑更小的晶片。然而，晶片正呈逐漸變薄、變大之趨勢(shì)。舉例來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)的集成設(shè)備制造相比，如今的太陽(yáng)能電池制造中采用了更薄的晶片。因此，這些太陽(yáng)能電池晶片也相對(duì)更加脆弱。同樣，集成設(shè)備生產(chǎn)中所用晶片的平均直徑也在穩(wěn)步增大。雖然這些晶片的厚度比所述太陽(yáng)能電池晶片大很多，但它們卻要承受相對(duì)更高的重力和熱應(yīng)力，因此其受損的風(fēng)險(xiǎn)便順勢(shì)上升?？傊谶M(jìn)行加工過(guò)程中因晶片承受應(yīng)力，和在晶片裝載到晶舟或從晶舟上卸載的過(guò)程中，晶片都有可能會(huì)受到損壞。在任一情況下，晶片都有可能斷裂成肉眼可見(jiàn)或不可見(jiàn)的碎屑，這些碎屑可能會(huì)掉落在下方晶片的加工表面上，從而導(dǎo)致其受損不可用。為了良好地容納安排相對(duì)較大和/或較薄的晶片，近來(lái)推出的晶舟上配備了(附加的)支撐區(qū)域，通常為支承環(huán)或支撐板的形式。US5，219，079提供了一個(gè)此類晶舟的樣品，帶有豎直分開(kāi)的晶片吸持位置，在其中，每個(gè)吸持位置由一個(gè)水平的支撐板限定，以便支撐水平定向的晶片。雖然US’079晶舟減小了加工過(guò)程中晶片上所受應(yīng)力，但晶片之間因中間支撐板而產(chǎn)生的較大豎直間距會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本。而且，為便于將晶片放置在支撐板上或?qū)⑵鋸陌迳先∠?，每個(gè)支撐板都必須帶有一個(gè)明顯的開(kāi)孔，便于為晶片傳輸機(jī)器人末端執(zhí)行器留出空間。因此，當(dāng)晶片破裂時(shí)，碎屑仍可能會(huì)通過(guò)開(kāi)孔掉落在下方晶片的加工表面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)之一就是解決或減少一個(gè)或多個(gè)上述與已知晶舟封裝相關(guān)的問(wèn)題。尤為重要的是，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)便是提供一個(gè)可降低晶片破裂風(fēng)險(xiǎn)的晶舟封裝，萬(wàn)一晶片破裂，也能降低其損壞其他支承晶片的風(fēng)險(xiǎn)。為此，本發(fā)明的首要方面是晶舟封裝。晶舟封裝包含一個(gè)支架，它至少包括一根基本豎直延伸的桿件，在沿著該桿件長(zhǎng)度的多個(gè)隔開(kāi)位置限定了多個(gè)副載體(sub-carrier)安裝位置，每個(gè)位置都可至少提供一個(gè)副載體安裝裝置。該支架還具有至少一塊碎屑收集板，其與所述至少一根桿件相連，使得所述至少一塊碎屑收集板基本垂直于所述至少一根桿件延伸；并且使得每?jī)蓚€(gè)相鄰的副載體安裝位置之間提供一塊(“至少一塊”，最好是剛好“一”塊)碎屑收集板。晶舟封裝還包含多個(gè)副載體，每個(gè)被配置以保持多個(gè)基本豎直定向的、水平隔開(kāi)的平面基底，且每個(gè)都可以通過(guò)相應(yīng)的副載體安裝裝置，以可拆卸方式安裝在支架的副載體安裝位置。當(dāng)副載體被安裝在支架上相應(yīng)的副載體安裝位置上時(shí)，每塊碎屑收集板提供了在安裝于相應(yīng)的副載體安裝位置處的副載體下面延伸的碎屑收集區(qū)，其至少跨越副載體所占的區(qū)域。此處所述晶舟在豎直而非水平方向上存儲(chǔ)晶片，因此降低了加工過(guò)程中晶片碎屑的風(fēng)險(xiǎn)。這樣，晶片就不太會(huì)因自身重量而變彎或變形，因此也減輕了晶片上可能導(dǎo)致其破裂的重力應(yīng)力。此外，晶片的垂直定向也促成了具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的密集晶片包裝，如在短距離(水平)內(nèi)排列晶片。得益于晶片的垂直定向以及副載體之間存在的碎屑收集板，加工過(guò)程中因某些晶 片破裂而傷及其他晶片的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。晶片破碎時(shí)，其碎屑仍會(huì)下落。但由于晶片呈豎直定向放置，破損晶片的碎屑會(huì)掉落在其相鄰的晶片之間(而非下方晶片上面)，及其相應(yīng)的副載體下方位置，并且會(huì)在碎屑到達(dá)其下方副載體支承的晶片之前，被碎屑收集板及時(shí)攔截。為了能最大化收集下落碎屑，碎屑收集表面至少會(huì)延伸至所安裝副載體下方的整個(gè)區(qū)域，最好還能超過(guò)該區(qū)域，如超出達(dá)10厘米左右等。此外，為確保能攔截所有肉眼可見(jiàn)和不可見(jiàn)的碎屑，碎屑收集板最好能帶有密閉的或連續(xù)的碎屑收集表面。此外，為避免所收集到的碎屑從碎屑收集板上滑落，每塊板最好能與支架的豎直延伸桿件基本垂直。副載體的使用也減少了晶片傳輸操作的次數(shù)，該操作會(huì)使晶片與末端執(zhí)行器頻頻碰觸，以便在不同的豎直式熔爐裝置之間進(jìn)行晶片傳輸。這反過(guò)來(lái)又降低了操作中晶片碎屑的風(fēng)險(xiǎn)。由于晶片碎屑會(huì)再次從副載體底部開(kāi)口掉落，而不會(huì)影響相鄰的晶片，因此任何在副載體加載和卸載過(guò)程中破損的晶片傷及其他晶片的可能性極小。下文詳細(xì)介紹了本發(fā)明的某些具體內(nèi)容，您可以結(jié)合補(bǔ)充圖紙(旨在例證該發(fā)明，而非加以限制)，更全面地了解該發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)勢(shì)。


圖I是根據(jù)本發(fā)明繪制的晶舟封裝例示性實(shí)施例的透視圖，包括一個(gè)可豎直分開(kāi)排列并懸放多個(gè)副載體的支架；圖2是圖I中所示的晶舟封裝支架的透視圖；圖3A是圖I中所示的晶舟封裝已加載副載體透視前視圖；圖3B是圖3A中所示的已加載副載體透視后視圖。
具體實(shí)施例方式圖I根據(jù)本發(fā)明，以示意圖形式例證了晶舟封裝的例示性實(shí)施例。晶舟封裝I計(jì)劃與分批式豎直式熔爐一起使用，顯示為帶有常規(guī)基座2支撐，后者由多塊隔熱板4組成。上述晶舟封裝I帶有一個(gè)支架10和多個(gè)副載體20，后者以可拆卸方式懸停在支架10內(nèi)。如圖2所示，支架10也帶有基座2支撐，但不含副載體30 ;圖3A-B中單獨(dú)顯示了已加載的副載體20。下文還參照這些圖示，根據(jù)本發(fā)明用一般術(shù)語(yǔ)闡釋了晶舟封裝I的構(gòu)造。尤其請(qǐng)參照?qǐng)D2。晶舟封裝I的支架10可能包含一個(gè)或多個(gè)延伸部件，互相平行的桿件12，在使用中通常呈基本豎直方向延伸。所有桿件12的高度或長(zhǎng)度相等。圖I所示的支架10實(shí)施例包括三根桿件12 :兩根位于支架10 (副載體20可能會(huì)插入支架10內(nèi)或從中取出)前側(cè)的相對(duì)的邊桿12a，和一根位于支架10后側(cè)的背桿12b。然而，我們預(yù)期，支架10的其他實(shí)施例可能包括更少或更多桿件12。這是因?yàn)樵谄湎露撕?或上端，桿件12可能會(huì)被相應(yīng)的底板和/或頂板互連在一起。在圖I的實(shí)施例中，桿件12僅通過(guò)底板18互連。在本文中，桿件12a在其中被隔開(kāi)的這一范圍被稱為寬度；而與寬度垂直，背桿12b在其中被移置，且與兩根邊桿12a相關(guān)的范圍被稱為深度。下文對(duì)副載體20進(jìn)行特征描述時(shí)，依然會(huì)沿用這些有關(guān)尺寸范圍的名稱，以便理解。我們也可能會(huì)沿著桿件12的長(zhǎng)度，為其提供多個(gè)副載體安裝裝置14，從而規(guī)定多個(gè)隔開(kāi)的副載體安裝位置16。為方便或便于安裝副載體30，副載體安裝裝置14可能會(huì)帶有任何便利的結(jié)構(gòu)特征，如帶有凹槽、壓痕、凸出、凸起、拉手、夾具、標(biāo)記等。在圖I的實(shí)施例中，副載體安裝裝置14由桿件12上的凹槽形成。每個(gè)桿件12都配備有兩個(gè)系列裝置14，14’凹槽。標(biāo)記為14的系列通常與標(biāo)記為14’的系列相同，只不過(guò)是沿著與后者相關(guān)的桿件12長(zhǎng)度對(duì)其系統(tǒng)地進(jìn)行替換。14系列凹槽主要配置用于與上述副載體20 —起使用，14’系列則主要用于與替代類副載體聯(lián)用，后者設(shè)計(jì)有所不同，圖中未予以顯示。為了更詳·細(xì)地介紹凹槽14的結(jié)構(gòu)，我們提供了 14系列的參考；當(dāng)然如果略加修改，也適用于14’系列。兩根邊桿12a完全一樣，排列好后，所有凹槽14a剛好兩兩相對(duì)。背桿12b也配備了多個(gè)有規(guī)律隔開(kāi)的14b凹槽。背桿12b上的每個(gè)凹槽14b均與一對(duì)14a凹槽相關(guān)聯(lián)，兩根邊桿12a每根上帶一個(gè)14a凹槽，而背桿12b上的凹槽14b已沿著與關(guān)聯(lián)對(duì)或邊桿12a上的14a凹槽相關(guān)的背桿12b長(zhǎng)度向上被替換。顯然，凹槽14a、b主要用于安置副載體20，下文會(huì)詳細(xì)闡明。支架10可能還會(huì)進(jìn)一步包括一塊或多塊碎屑收集板20。碎屑收集板20會(huì)支承性地連接到一根或多根桿件12上，從而向與之垂直的方向延伸。此外，碎屑收集板20還可能會(huì)連接至桿件12上每?jī)蓚€(gè)相鄰副載體安裝位置16之間的某一方位，并且使得每?jī)蓚€(gè)相鄰副載體安裝位置16被至少一塊碎屑收集板20隔開(kāi)。延伸至相應(yīng)副載體安裝位置16下方的碎屑收集板20被稱為與安裝位置16相關(guān)的碎屑收集板20。原則上說(shuō)，碎屑收集板20可以為任意合適的形狀，如橢圓或多邊形，但優(yōu)選為大致矩形。關(guān)于碎屑收集板20的尺寸，特別是碎屑收集板20上表面形成碎屑收集區(qū)22的尺寸，常與副載體30及其容納的晶片40的尺寸相關(guān)。當(dāng)副載體30安裝在支架10的副載體安裝位置16內(nèi)時(shí)，與該吸持位置16相關(guān)的碎屑收集板20會(huì)延伸至所安裝的副載體30下方，跨越的面積至少達(dá)一處副載體所占的區(qū)域面積。在這種情況下，副載體30的“占地面積”指用于描述相應(yīng)副載體30最大寬度和深度尺寸的地平面(這里指相關(guān)碎屑收集板20所在的平面)投影面積。由于副載體30支承的晶片40可能會(huì)延伸到空副載體30的占地面積以外，如圖I中清晰所示，因此與副載體安裝位置16相關(guān)的碎屑收集板20很可能會(huì)延伸并跨越已加載副載體30的占地區(qū)域，也就是說(shuō)，至少會(huì)跨越其支承的相關(guān)副載體30和晶片40占地區(qū)域之和。如圖I所示，可以對(duì)當(dāng)前提供的晶舟封裝I進(jìn)行配置，使之專門(mén)適合支承方形晶片40。為了能在該配置中進(jìn)行密集豎直晶片包裝，可將任意兩塊相鄰的碎屑收集板20之間的間距d選為略大于方形晶片邊長(zhǎng)(剛好能使副載體30支承多個(gè)晶片40并使之介于其之間，但又不會(huì)與碎屑收集板20相接觸)。此外，為了能有效地收集碎屑，碎屑收集板的深度最好能比相鄰的碎屑收集板20之間這一豎直距離d略深。也就是說(shuō)，如果在一個(gè)基本豎直的平面上配置了副載體30用于支承基底40，該平面沿著與豎直方向垂直的第一個(gè)方向延伸，那么在剛提及的第一個(gè)方向上測(cè)得的該碎屑收集板20的深度要比兩塊相鄰的碎屑收集板20之間這一距離d略深?，F(xiàn)在，重點(diǎn)來(lái)看圖形3A-B，它舉例說(shuō)明加載了豎直定向、水平隔開(kāi)的晶片40的副載體30。副載體30包括兩塊方向平行、但被隔開(kāi)的側(cè)板32。兩塊側(cè)板32完全一樣，面對(duì)面，且尺寸通常比副載體30所支承的晶片40尺寸小。側(cè)板32通常會(huì)被一些相互平行的支承桿件34、36互連在一起，后者規(guī)定了供晶片40安置/倚靠的底部支承桿件34和背部支承桿件36。支承桿件34、36的數(shù)目和尺寸最好應(yīng)符合下列要求，即副載體30的底部和背部均大體敞開(kāi)。這樣，破碎晶片的碎屑就就會(huì)從副載體30下落，并有利于工藝氣體通過(guò)副載體30和晶片40進(jìn)行循環(huán)。支承桿件34、36上可能會(huì)帶有等距離隔開(kāi)的缺口(圖中未顯示)，用于規(guī)定副載體30的晶片吸持位置。側(cè)板32中至少有一塊帶有一件或以上副載體安置裝置38，后者配置用于與支架10內(nèi)的副載體安裝裝置14 一起使用。在上述晶舟封裝I 的實(shí)施例中，支架10的副載體安裝裝置14由凹槽14a、14b限定，側(cè)板32上的副載體安置裝置38可能會(huì)帶有一個(gè)向外突出的部分，其尺寸剛好適合上述邊桿12a上的凹槽14a中的一個(gè)。當(dāng)然若反之，支架10的副載體安裝裝置14a被一個(gè)或多個(gè)突出部分限制，那么支架側(cè)板上的副載體安置裝置38便可能會(huì)由相應(yīng)的用于容納上述一個(gè)或多個(gè)突出部分的凹槽所限定。如圖I所示，加載了晶片40的副載體30可能會(huì)懸停在支架10的副載體安裝位置16處。其背部晶片支承桿件36可能會(huì)卡在背桿12b的凹槽14b上，同時(shí)邊板32上的突起部分38會(huì)滑進(jìn)對(duì)應(yīng)邊桿12a的凹槽14a內(nèi)，以免環(huán)繞支承桿件36的副載體30發(fā)生傾斜。一旦停留在支架10內(nèi)，任何由副載體30保持著的晶片40破碎碎屑都會(huì)從副載體掉落，并被其下方延伸出的碎屑收集板20接住，從而避免了下方副載體30保持的晶片40遭到損壞。雖然上文介紹了本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例，部分還涉及相關(guān)圖紙，但本發(fā)明顯然并不僅限于這些實(shí)施例。因此，任何與上述實(shí)施例有差異的情況均屬正常，后者也可能受某些精于實(shí)踐操作(上述)申請(qǐng)專利的發(fā)明、學(xué)習(xí)圖紙、實(shí)施例及附加專利申請(qǐng)人的影響而發(fā)生變動(dòng)。在本規(guī)范全文中，當(dāng)涉及“一個(gè)實(shí)施例”或“某個(gè)實(shí)施例”時(shí)，指的是與該實(shí)施例相關(guān)的某一特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特性出現(xiàn)于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。因此，在本規(guī)范全文中，當(dāng)出現(xiàn)“一個(gè)實(shí)施例”或“某個(gè)實(shí)施例”這一術(shù)語(yǔ)時(shí)，并不一定指同一個(gè)實(shí)施例。此外，請(qǐng)注意，可以以任何恰當(dāng)方式將一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的特定特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特性相結(jié)合，從而形成新的、未明確介紹的實(shí)施例。部件列表I 晶舟封裝2 基座4 隔熱板10 支架12支架桿件12a、b 邊桿(a)和背桿(b)
14副載體安裝裝置14a、b 第一組副載體安裝裝置邊桿(a)和背桿(b)上的凹槽14a’、b’第二組副載體安裝裝置邊桿(a)和背桿(b)上的凹槽16副載體安裝位置18底板20碎屑收集板22碎屑收集區(qū)30副載體32側(cè)板34底部晶片支承桿件36背部晶片支承桿件38副載體安裝裝置突起部位/向外突起部分40 晶片
權(quán)利要求
1.晶舟封裝(I)，包括 -支架(10)，包括 -至少一根基本豎直延伸的桿件(12)，在沿著該桿件長(zhǎng)度的多個(gè)隔開(kāi)位置限定了多個(gè)副載體安裝位置(16)，每個(gè)位置都提供了至少一個(gè)副載體安裝裝置(14)； -至少一塊碎屑收集板(20)，與所述至少一根桿件(12)相連，使得所述至少一塊碎屑收集板(20)基本垂直于所述至少一根桿件(12)延伸，且每?jī)蓚€(gè)相鄰的副載體安裝位置(16)之間設(shè)有一塊碎屑收集板(20)； -多個(gè)副載體(30)，每個(gè)被配置成保持多個(gè)基本豎直定向的、水平隔開(kāi)的平面基底(40)，且每個(gè)都能通過(guò)相應(yīng)的副載體安裝裝置(14)以可拆卸方式安裝在支架(10)的副載體安裝位置(16)； 當(dāng)副載體(30)被安裝在支架(10)上相應(yīng)的副載體安裝位置(16)上時(shí)，每塊碎屑收集板(20)提供在安裝于相應(yīng)的相關(guān)副載體安裝位置(16)處的副載體(30)下面延伸的碎屑收集區(qū)(22)，其至少跨越副載體的所占區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶舟封裝(I)，碎屑收集板(20)的深度等于或大于相鄰碎屑收集板之間的豎直距離(d)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任一項(xiàng)所述的晶舟封裝，每塊碎屑收集板為大致矩形形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的晶舟封裝，其中所述碎屑收集板(20)的碎屑收集區(qū)域(22)為密閉區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的晶舟封裝，其中每個(gè)副載體(30)包含兩塊隔開(kāi)的側(cè)板(32)，所述側(cè)板(32)由相互平行的晶片支承桿件(34，36)互連起來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的晶舟封裝，其中支架(10)的副載體安裝裝置(14)具有下列特征之一設(shè)置在所述至少一根桿件(12)上的凹槽，以及設(shè)置在所述至少一根桿件(12)上的關(guān)起；以及 每個(gè)副載體(30)具有所述凹槽和突起中的另一個(gè)，與所述副載體安裝裝置(14)協(xié)作起支承作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的晶舟封裝，其中每個(gè)副載體(30)保持著多個(gè)基本豎直定向的、水平隔開(kāi)的平面基底(40)， 其中，每個(gè)副載體(30)以可拆卸方式安裝在支架(10)的副載體安裝位置(16)上，并且其中， 每塊碎屑收集板(20)至少延伸跨越其所保持的相關(guān)副載體和基底的組合占地區(qū)域。
全文摘要
晶舟封裝(1)包含一個(gè)支架(10)，后者帶有多根垂直延伸的桿件(12)，該桿件沿著其長(zhǎng)度在多個(gè)位置被隔開(kāi)，限定了多個(gè)副載體安裝位置(16)；同時(shí)，支架中還帶有至少一塊碎屑收集板(20)，其中一塊還連接在上述桿件(12)上，位于任意兩個(gè)相鄰的副載體安裝位置(16)之間。該封裝還包含多個(gè)副載體(30)，每個(gè)被配置以保持多個(gè)基本豎直定向的、水平隔開(kāi)的平面基底(40)，且每個(gè)都以可拆卸方式安裝在支架(10)的副載體安裝位置(16)上。當(dāng)副載體(30)安裝在支架(10)內(nèi)時(shí)，每塊碎屑收集板(20)都占據(jù)了一處碎屑收集區(qū)(22)，后者延伸到了相應(yīng)副載體安裝位置(16)所安裝的副載體(30)下方，跨越的面積至少達(dá)一處副載體所占的區(qū)域面積。
文檔編號(hào)H01L21/673GK102956529SQ20111028000
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者C·G·M·德里德, E·哈爾托赫登-貝斯林克, A·加爾森 申請(qǐng)人:阿斯莫國(guó)際公司