[发明专利]晶舟封装

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，尤其是与支撑多个薄半导体晶片的竖直式晶舟封装相关。

背景技术

竖直式晶舟主要用于当半导体晶片在竖直式熔炉内加工时，为其提供足够的支撑，最好能将晶片上的局部重力应力和热应力减至最小，以避免滑动和塑性变形。

竖直式晶舟通常包括三根或更多竖直延伸杆件，每根限定了多个竖直分开的凹槽。同一竖直位置不同杆件上的三个或更多个凹槽可确定晶片吸持位置，以便从水平方向支撑晶片。因此，一个晶舟便可以支撑多个水平定向的晶片，一个紧压着另一个。这种晶舟配置在较老的技术中比较常见，十分适合支撑300毫米和直径更小的晶片。

然而，晶片正呈逐渐变薄、变大之趋势。举例来说，与传统的集成设备制造相比，如今的太阳能电池制造中采用了更薄的晶片。因此，这些太阳能电池晶片也相对更加脆弱。同样，集成设备生产中所用晶片的平均直径也在稳步增大。虽然这些晶片的厚度比所述太阳能电池晶片大很多，但它们却要承受相对更高的重力和热应力，因此其受损的风险便顺势上升。总之，在进行加工过程中因晶片承受应力，和在晶片装载到晶舟或从晶舟上卸载的过程中，晶片都有可能会受到损坏。在任一情况下，晶片都有可能断裂成肉眼可见或不可见的碎屑，这些碎屑可能会掉落在下方晶片的加工表面上，从而导致其受损不可用。

为了良好地容纳安排相对较大和/或较薄的晶片，近来推出的晶舟上配备了(附加的)支撑区域，通常为支承环或支撑板的形式。US5,219,079提供了一个此类晶舟的样品，带有竖直分开的晶片吸持位置，在其中，每个吸持位置由一个水平的支撑板限定，以便支撑水平定向的晶片。虽然US’079晶舟减小了加工过程中晶片上所受应力，但晶片之间因中间支撑板而产生的较大竖直间距会增加经济成本。而且，为便于将晶片放置在支撑板上或将其从板上取下，每个支撑板都必须带有一个明显的开孔，便于为晶片传输机器人末端执行器留出空间。因此，当晶片破裂时，碎屑仍可能会通过开孔掉落在下方晶片的加工表面上。

发明内容

本发明的目标之一就是解决或减少一个或多个上述与已知晶舟封装相关的问题。尤为重要的是，本发明的一个目标便是提供一个可降低晶片破裂风险的晶舟封装，万一晶片破裂，也能降低其损坏其他支承晶片的风险。

为此，本发明的首要方面是晶舟封装。晶舟封装包含一个支架，它至少包括一根基本竖直延伸的杆件，在沿着该杆件长度的多个隔开位置限定了多个副载体(sub-carrier)安装位置，每个位置都可至少提供一个副载体安装装置。该支架还具有至少一块碎屑收集板，其与所述至少一根杆件相连，使得所述至少一块碎屑收集板基本垂直于所述至少一根杆件延伸；并且使得每两个相邻的副载体安装位置之间提供一块(“至少一块”，最好是刚好“一”块)碎屑收集板。晶舟封装还包含多个副载体，每个被配置以保持多个基本竖直定向的、水平隔开的平面基底，且每个都可以通过相应的副载体安装装置，以可拆卸方式安装在支架的副载体安装位置。当副载体被安装在支架上相应的副载体安装位置上时，每块碎屑收集板提供了在安装于相应的副载体安装位置处的副载体下面延伸的碎屑收集区，其至少跨越副载体所占的区域。

此处所述晶舟在竖直而非水平方向上存储晶片，因此降低了加工过程中晶片碎屑的风险。这样，晶片就不太会因自身重量而变弯或变形，因此也减轻了晶片上可能导致其破裂的重力应力。此外，晶片的垂直定向也促成了具经济价值的密集晶片包装，如在短距离(水平)内排列晶片。

得益于晶片的垂直定向以及副载体之间存在的碎屑收集板，加工过程中因某些晶片破裂而伤及其他晶片的风险大大降低。晶片破碎时，其碎屑仍会下落。但由于晶片呈竖直定向放置，破损晶片的碎屑会掉落在其相邻的晶片之间(而非下方晶片上面)，及其相应的副载体下方位置，并且会在碎屑到达其下方副载体支承的晶片之前，被碎屑收集板及时拦截。为了能最大化收集下落碎屑，碎屑收集表面至少会延伸至所安装副载体下方的整个区域，最好还能超过该区域，如超出达10厘米左右等。此外，为确保能拦截所有肉眼可见和不可见的碎屑，碎屑收集板最好能带有密闭的或连续的碎屑收集表面。此外，为避免所收集到的碎屑从碎屑收集板上滑落，每块板最好能与支架的竖直延伸杆件基本垂直。

副载体的使用也减少了晶片传输操作的次数，该操作会使晶片与末端执行器频频碰触，以便在不同的竖直式熔炉装置之间进行晶片传输。这反过来又降低了操作中晶片碎屑的风险。由于晶片碎屑会再次从副载体底部开口掉落，而不会影响相邻的晶片，因此任何在副载体加载和卸载过程中破损的晶片伤及其他晶片的可能性极小。