CN102956529B - 晶舟封装 - Google Patents

Abstract

晶舟封装(1)包含一个支架(10)，后者带有多根垂直延伸的杆件(12)，该杆件沿着其长度在多个位置被隔开，限定了多个副载体安装位置(16)；同时，支架中还带有至少一块碎屑收集板(20)，其中一块还连接在上述杆件(12)上，位于任意两个相邻的副载体安装位置(16)之间。该封装还包含多个副载体(30)，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(40)，且每个都以可拆卸方式安装在支架(10)的副载体安装位置(16)上。当副载体(30)安装在支架(10)内时，每块碎屑收集板(20)都占据了一处碎屑收集区(22)，后者延伸到了相应副载体安装位置(16)所安装的副载体(30)下方，跨越的面积至少达一处副载体所占的区域面积。

Description

晶舟封装

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。

下文详细介绍了本发明的某些具体内容，您可以结合补充图纸(旨在例证该发明，而非加以限制)，更全面地了解该发明的上述及其他特征和优势。

附图说明

图1是根据本发明绘制的晶舟封装例示性实施例的透视图，包括一个可竖直分开排列并悬放多个副载体的支架；

图2是图1中所示的晶舟封装支架的透视图；

图3A是图1中所示的晶舟封装已加载副载体透视前视图；

图3B是图3A中所示的已加载副载体透视后视图。

具体实施方式

图1根据本发明，以示意图形式例证了晶舟封装的例示性实施例。晶舟封装1计划与分批式竖直式熔炉一起使用，显示为带有常规基座2支撑，后者由多块隔热板4组成。上述晶舟封装1带有一个支架10和多个副载体20，后者以可拆卸方式悬停在支架10内。如图2所示，支架10也带有基座2支撑，但不含副载体30；图3A-B中单独显示了已加载的副载体20。下文还参照这些图示，根据本发明用一般术语阐释了晶舟封装1的构造。

尤其请参照图2。晶舟封装1的支架10可能包含一个或多个延伸部件，互相平行的杆件12，在使用中通常呈基本竖直方向延伸。所有杆件12的高度或长度相等。图1所示的支架10实施例包括三根杆件12：两根位于支架10(副载体20可能会插入支架10内或从中取出)前侧的相对的边杆12a，和一根位于支架10后侧的背杆12b。然而，我们预期，支架10的其他实施例可能包括更少或更多杆件12。这是因为在其下端和/或上端，杆件12可能会被相应的底板和/或顶板互连在一起。在图1的实施例中，杆件12仅通过底板18互连。在本文中，杆件12a在其中被隔开的这一范围被称为宽度；而与宽度垂直，背杆12b在其中被移置，且与两根边杆12a相关的范围被称为深度。下文对副载体20进行特征描述时，依然会沿用这些有关尺寸范围的名称，以便理解。

我们也可能会沿着杆件12的长度，为其提供多个副载体安装装置14，从而规定多个隔开的副载体安装位置16。为方便或便于安装副载体30，副载体安装装置14可能会带有任何便利的结构特征，如带有凹槽、压痕、凸出、凸起、拉手、夹具、标记等。在图1的实施例中，副载体安装装置14由杆件12上的凹槽形成。每个杆件12都配备有两个系列装置14，14’凹槽。标记为14的系列通常与标记为14’的系列相同，只不过是沿着与后者相关的杆件12长度对其系统地进行替换。14系列凹槽主要配置用于与上述副载体20一起使用，14’系列则主要用于与替代类副载体联用，后者设计有所不同，图中未予以显示。为了更详细地介绍凹槽14的结构，我们提供了14系列的参考；当然如果略加修改，也适用于14’系列。两根边杆12a完全一样，排列好后，所有凹槽14a刚好两两相对。背杆12b也配备了多个有规律隔开的14b凹槽。背杆12b上的每个凹槽14b均与一对14a凹槽相关联，两根边杆12a每根上带一个14a凹槽，而背杆12b上的凹槽14b已沿着与关联对或边杆12a上的14a凹槽相关的背杆12b长度向上被替换。显然，凹槽14a、b主要用于安置副载体20，下文会详细阐明。

支架10可能还会进一步包括一块或多块碎屑收集板20。碎屑收集板20会支承性地连接到一根或多根杆件12上，从而向与之垂直的方向延伸。此外，碎屑收集板20还可能会连接至杆件12上每两个相邻副载体安装位置16之间的某一方位，并且使得每两个相邻副载体安装位置16被至少一块碎屑收集板20隔开。延伸至相应副载体安装位置16下方的碎屑收集板20被称为与安装位置16相关的碎屑收集板20。

原则上说，碎屑收集板20可以为任意合适的形状，如椭圆或多边形，但优选为大致矩形。关于碎屑收集板20的尺寸，特别是碎屑收集板20上表面形成碎屑收集区22的尺寸，常与副载体30及其容纳的晶片40的尺寸相关。当副载体30安装在支架10的副载体安装位置16内时，与该吸持位置16相关的碎屑收集板20会延伸至所安装的副载体30下方，跨越的面积至少达一处副载体所占的区域面积。在这种情况下，副载体30的“占地面积”指用于描述相应副载体30最大宽度和深度尺寸的地平面(这里指：相关碎屑收集板20所在的平面)投影面积。由于副载体30支承的晶片40可能会延伸到空副载体30的占地面积以外，如图1中清晰所示，因此与副载体安装位置16相关的碎屑收集板20很可能会延伸并跨越已加载副载体30的占地区域，也就是说，至少会跨越其支承的相关副载体30和晶片40占地区域之和。

如图1所示，可以对当前提供的晶舟封装1进行配置，使之专门适合支承方形晶片40。为了能在该配置中进行密集竖直晶片包装，可将任意两块相邻的碎屑收集板20之间的间距d选为略大于方形晶片边长(刚好能使副载体30支承多个晶片40并使之介于其之间，但又不会与碎屑收集板20相接触)。此外，为了能有效地收集碎屑，碎屑收集板的深度最好能比相邻的碎屑收集板20之间这一竖直距离d略深。也就是说，如果在一个基本竖直的平面上配置了副载体30用于支承基底40，该平面沿着与竖直方向垂直的第一个方向延伸，那么在刚提及的第一个方向上测得的该碎屑收集板20的深度要比两块相邻的碎屑收集板20之间这一距离d略深。

现在，重点来看图形3A-B，它举例说明加载了竖直定向、水平隔开的晶片40的副载体30。副载体30包括两块方向平行、但被隔开的侧板32。两块侧板32完全一样，面对面，且尺寸通常比副载体30所支承的晶片40尺寸小。侧板32通常会被一些相互平行的支承杆件34、36互连在一起，后者规定了供晶片40安置/倚靠的底部支承杆件34和背部支承杆件36。支承杆件34、36的数目和尺寸最好应符合下列要求，即副载体30的底部和背部均大体敞开。这样，破碎晶片的碎屑就就会从副载体30下落，并有利于工艺气体通过副载体30和晶片40进行循环。支承杆件34、36上可能会带有等距离隔开的缺口(图中未显示)，用于规定副载体30的晶片吸持位置。侧板32中至少有一块带有一件或以上副载体安置装置38，后者配置用于与支架10内的副载体安装装置14一起使用。在上述晶舟封装1的实施例中，支架10的副载体安装装置14由凹槽14a、14b限定，侧板32上的副载体安置装置38可能会带有一个向外突出的部分，其尺寸刚好适合上述边杆12a上的凹槽14a中的一个。当然若反之，支架10的副载体安装装置14a被一个或多个突出部分限制，那么支架侧板上的副载体安置装置38便可能会由相应的用于容纳上述一个或多个突出部分的凹槽所限定。

如图1所示，加载了晶片40的副载体30可能会悬停在支架10的副载体安装位置16处。其背部晶片支承杆件36可能会卡在背杆12b的凹槽14b上，同时边板32上的突起部分38会滑进对应边杆12a的凹槽14a内，以免环绕支承杆件36的副载体30发生倾斜。一旦停留在支架10内，任何由副载体30保持着的晶片40破碎碎屑都会从副载体掉落，并被其下方延伸出的碎屑收集板20接住，从而避免了下方副载体30保持的晶片40遭到损坏。

虽然上文介绍了本发明的说明性实施例，部分还涉及相关图纸，但本发明显然并不仅限于这些实施例。因此，任何与上述实施例有差异的情况均属正常，后者也可能受某些精于实践操作(上述)申请专利的发明、学习图纸、实施例及附加专利申请人的影响而发生变动。在本规范全文中，当涉及“一个实施例”或“某个实施例”时，指的是与该实施例相关的某一特点、结构或特性出现于本发明的一个或多个实施例中。因此，在本规范全文中，当出现“一个实施例”或“某个实施例”这一术语时，并不一定指同一个实施例。此外，请注意，可以以任何恰当方式将一个或多个实施例的特定特点、结构或特性相结合，从而形成新的、未明确介绍的实施例。

部件列表

1   晶舟封装

2   基座

4   隔热板

10  支架

12  支架杆件

12a、b  边杆(a)和背杆(b)

14  副载体安装装置

14a、b    第一组副载体安装装置边杆(a)和背杆(b)上的凹槽

14a’、b’  第二组副载体安装装置边杆(a)和背杆(b)上的凹槽

16  副载体安装位置

18  底板

20  碎屑收集板

22  碎屑收集区

30  副载体

32  侧板

34  底部晶片支承杆件

36  背部晶片支承杆件

38  副载体安装装置突起部位/向外突起部分

40    晶片

Claims (6)

1.晶舟封装(1)，包括：

-支架(10)，包括：

-至少一根竖直延伸的杆件(12)，在沿着该杆件长度的多个隔开位置限定了多个副载体安装位置(16)，每个位置都提供了至少一个副载体安装装置(14)；

-至少一块碎屑收集板(20)，与所述至少一根杆件(12)相连，使得所述至少一块碎屑收集板(20)垂直于所述至少一根杆件(12)延伸，且每两个相邻的副载体安装位置(16)之间设有一块碎屑收集板(20)；

-多个副载体(30)，每个被配置成保持多个竖直定向的、水平隔开的平面基底(40)，且每个都能通过相应的副载体安装装置(14)以可拆卸方式安装在支架(10)的副载体安装位置(16)；

当副载体(30)被安装在支架(10)上相应的副载体安装位置(16)上时，每块碎屑收集板(20)提供在安装于相应的相关副载体安装位置(16)处的副载体(30)下面连续延伸的密闭碎屑收集区(22)，其至少跨越副载体的所占区域。

2.根据权利要求1所述的晶舟封装(1)，碎屑收集板(20)的深度等于或大于相邻碎屑收集板之间的竖直距离(d)。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的晶舟封装，每块碎屑收集板为矩形形状。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的晶舟封装，其中每个副载体(30)包含两块隔开的侧板(32)，所述侧板(32)由相互平行的晶片支承杆件(34,36)互连起来。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的晶舟封装，其中支架(10)的副载体安装装置(14)具有下列特征之一：设置在所述至少一根杆件(12)上的凹槽，以及设置在所述至少一根杆件(12)上的突起；以及

每个副载体(30)具有所述凹槽和突起中的另一个，与所述副载体安装装置(14)协作起支承作用。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的晶舟封装，其中每个副载体(30)保持着多个竖直定向的、水平隔开的平面基底(40)，

其中，每个副载体(30)以可拆卸方式安装在支架(10)的副载体安装位置(16)上，并且其中，

每块碎屑收集板(20)至少延伸跨越其所保持的相关副载体和基底的组合占地区域。