CN102142388A - 用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体生产装置领域。本发明的一种用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其中，所述支撑件为薄型圆环形结构，所述圆环的上表面有环形凹槽，所述圆环的直径大于或等于晶片的直径。本发明提供了提供一种辅助晶舟支撑晶片的支撑件，可以有效的防止高温热处理中的晶片发生滑动、滑移和和弹性变形。

Description

用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件

技术领域

本发明涉及半导体生产装置领域，具体涉及一种用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件。

背景技术

晶片在高温热处理工艺中，需要承受的温度会达到1100℃甚至更高，使晶片产生更大的变形。传统的热处理设备中，晶片是通过晶舟上面的凹槽或凸台来支撑的，其中晶舟一般包括上下两个圆盘和位于上下圆盘之间用于连接两个圆盘的3个或更多的支撑立柱，每个立柱都有多层相互平行且同水平面的凹槽或凸台，凹槽或凸台的层数由支撑晶片的数量来确定。具体是晶片放置在凹槽或凸台中，靠其中处于同一平面的多个小表面来支撑。

但现在的晶片直径变大，已经达到300mm或更大，其自身重量也变大，对其工艺的要求更高。相比之前，如果仍用带有凹槽或凸台的晶舟来支撑，仅仅是靠立柱上的凹槽或凸台上面的多个小表面来支撑，相对于晶片的尺寸，其接触面积太小。这样晶片会因仅受到几个小的表面支撑，产生较大的局部应力，同时也会因高温下的自身重力和内部热应力，共同产生晶片位置滑动和晶片内部过大的滑移和弹性变形。滑动和滑移会引起晶片表面产生伤痕和增加污染物，而且过度的滑移和热应力会增大晶片的弹性变形，进而会导致晶片的工艺质量变差，最终导致其良品率下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种辅助晶舟支撑晶片的支撑件，可以有效的防止高温热处理中的晶片发生滑动、滑移和弹性变形。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明的技术方案提供一种用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，所述支撑件位于晶舟立柱的凸台上，其中，所述支撑件为薄型圆环形结构，所述支撑件的上表面设有环形凹槽，所述圆环的直径大于或等于晶片的直径。

其中，所述圆环的下表面设有凹槽，所述凹槽的形状与晶舟凸台的形状相适配。

其中，所述圆环上设有开口。

其中，所述环形凹槽为一个或一个以上。

其中，所述圆环的边缘为圆弧形棱边。

其中，所述圆环的厚度为1-5mm。

其中，所述圆环的厚度为2mm。

其中，所述圆环的直径比晶片直径大0-10mm。

其中，所述支撑件由硅的化合物制成。

其中，所述硅的化合物为碳化硅或氮化硅。

(三)有益效果

本发明提供了一种辅助晶舟支撑晶片的支撑件，可以有效的防止高温热处理中的晶片发生滑动、滑移和和弹性变形。

附图说明

图1是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件上表面结构示意图；

图2是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件下表面结构示意图；

图3是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件使用状态图；

图4是传统晶舟应力分布图；

图5是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件使用状态下应力分布图；

图6是传统晶舟晶片位移分布图；

图7是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件使用状态下晶片位移分布图。

图中：1：凸台；2：凹槽；3：晶舟凸台；4：支撑件；5：连接立柱；2’：凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如附图1、图2所示，依照本发明一种实施方式的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件4，为薄型圆环形结构，支撑件4的厚度为1-5mm。其厚度先设定为2mm。支撑件4的上表面有环形凹槽2，用于对晶片放置到晶舟凸台3上起支撑作用，支撑件4的直径大于或等于晶片的直径。圆环形支撑件4的直径最多比晶片直径大10mm。由于晶舟连接立柱5的数量可以是3个或更多，从晶舟连接立柱5上延伸出来的连接部件是凸台形，即晶舟凸台3的数目可以是2个或更多，对应的支撑件凹槽2的数量可以是2个或更多，凸台1的数量可以是2个或更多，对于支撑件4的层数可以根据具体设备或工艺要求来确定，而支撑件4的尺寸可根据传片装置的类型、尺寸和晶舟的结构来确定。环形凹槽2先设定为两个，这样支撑件4上表面包括两个环形凹槽2，这样整个支撑件4产生3个凸台1。凸台1的作用是支撑晶片，这样晶片就会获得较大较均匀的接触面积，避免产生局部应力和过大的热应力，同时也能将晶片的自身重量合理分担。凹槽2的作用是减少支撑件与晶片的支撑面积，避免晶片表面产生比较多的伤痕，造成晶片利用率下降。支撑件4的下表面有凹槽2’，所述凹槽2’的形状与晶舟凸台3的形状相适配。如图2所示，支撑件4背面包括4个凹槽2’，作用是用于将支撑件4固定到晶舟立柱的凸台上，支撑件4下表面的凹槽2’与晶舟凸台3的形状和数量是适配的，当然，当从晶舟连接立柱5延伸出来凹槽形的连接部件，相应的支撑件4下表面的凹槽2’的数量和形状也与从晶舟连接立柱5延伸出来凹槽形的连接部件数量和形状对应，从而保证支撑件4稳定的放置到晶舟上，同时也起到定位作用。支撑件4的边缘有圆弧形棱边，这样有效的减少了支撑件4与晶片直径的过硬接触产生的晶片表面伤痕，使晶片与支撑件4之间有更好的接触。支撑件可以有开口，也可以不留开口。若开口，开口处的棱边也应为圆弧形棱边。由于热处理工序中的温度较高，支撑件4由高纯度难熔材质制成(优选地，由硅的化合物制成)，硅的化合物优选为碳化硅或氮化硅。

图3是本发明用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件使用状态图，显示了支撑件4放置到晶舟凸台3中的位置。

相比于之前传统晶舟支撑晶片的情况，只是靠立柱的多个小表面接触和支撑晶片；本实施例借助于支撑件支撑晶片，使晶片的接触面积变得合理、均匀。因此，尽管晶片的直径已增大到了300mm甚至更大，其自身重量也随之变大，但支撑件结构能够减少高温工艺下晶片的局部集中应力和有效的防止了晶片的滑动和滑移，同时晶片内部的热应力也降低。本发明通过了有限元仿真分析，与传统晶舟的局部应力情况进行了对比。

对于有限元仿真分析，即设定支撑件的材质为碳化硅，并将晶片和支撑件的材料属性和热学属性进行设定。然后设定两者之间的接触关系，进行网格划分，设定载荷和约束条件，最后进行有限元求解。设定其中载荷主要是晶片的重力和环境温度，求解结果为晶片的等效平均位移、等效平均应力和热应力。在相同工况下，通过对比分析仿真结果，以图4-7表示。在图中，将各应力值或位移值用线条表示，图中的线条与线条之间的同一区域表现为相同的应力值或位移值。如图4所示的传统晶舟晶片应力分布图，中间区域应力较小，越靠近连接立柱3位置越容易产生局部应力，即其局部应力也就越大，最大约为7.5e6MPa，图4显示出，传统晶舟的局部应力太过集中，因此应力分布不是很好；图5为新晶舟晶片应力分布图，图示中与图6相同的是，中间区域应力较小，越靠近立柱位置越容易产生局部应力，应力也就越大，最大约为3e6MPa，但相比于图4，应力变化比较均匀，局部应力也较小，最大应力值也变小2.5倍左右，因此整体应力分布情况较好。

图6是传统晶舟晶片位移分布图，图6中，靠近立柱位置的位移较小，越远离立柱位置位移也就越大，因此图6中最下部的区域位移最大，约为0.25mm；图7为本发明晶舟位移分布图，图中，靠近立柱位置的位移较小，越远离立柱位置位移也就越大，因此图7中最下部的区域位移最大，约为0.015mm，但相比于图6，图7中的位移的变化趋势比较均匀，且最大值比前者好了十倍以上。

本实施例的优点在于，提供了一种辅助晶舟支撑晶片的支撑件，可以有效的防止高温热处理中的晶片发生滑动、滑移和和弹性变形。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，所述支撑件位于晶舟立柱的凸台上，其特征在于，所述支撑件为薄型圆环形结构，所述支撑件的上表面设有环形凹槽，所述圆环的直径大于或等于晶片的直径。

2.如权利要求1所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环的下表面设有凹槽，所述凹槽的形状与晶舟凸台的形状相适配。

3.如权利要求2所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环上设有开口。

4.如权利要求3所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述环形凹槽为一个或一个以上。

5.如权利要求4所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环的边缘为圆弧形棱边。

6.如权利要求5所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环的厚度为1-5mm。

7.如权利要求6所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环的厚度为2mm。

8.如权利要求7所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟支撑件，其特征在于，所述圆环的直径比晶片直径大0-10mm。

9.如权利要求8所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟，其特征在于，所述支撑件由硅的化合物制成。

10.如权利要求9所述的用于半导体热处理设备的立式晶舟，其特征在于，所述硅的化合物为碳化硅或氮化硅。

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