CN105977123A - 一种SiC注入机传片系统及其传片方法 - Google Patents

一种SiC注入机传片系统及其传片方法 Download PDF

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Abstract

一种SiC注入机传片系统，包括工艺制程腔体、过渡片库以及设于工艺制程腔体和过渡片库之间的传输隔离阀，工艺制程腔体内设有定向台、载片台、冷却台以及真空机械手；传片方法包括步骤：将待加工晶片装载到过渡片库内，再将过渡片库与工艺制程腔体抽真空，打开传输隔离阀；真空机械手穿过传输隔离阀从过渡片库内取预放好的待加工晶片，送入定向台上定向，定向完成后由真空机械手将晶片传递至加热升温的载片台进行注入，注入完成的晶片由真空机械手卸载到冷却台上，晶片冷却完后再由真空机械手传递回过渡片库内；重复步骤二，逐个完成过渡片库内待加工晶片的加工，至所有的待加工晶片加工完毕。本发明具有自动化程度高、减少抽充气的次数、可提高生产效率等优点。

Description

一种SiC注入机传片系统及其传片方法
技术领域
本发明涉及半导体或微电子电路制造设备，尤其涉及一种SiC注入机传片系统及其传片方法。
背景技术
第三代宽禁带半导体材料与器件，是发展大功率、高频高温、抗强辐射、蓝光激光器和紫外探测器等技术的核心。SiC具有高热导率、高电子饱和速度和大的临界击穿电场，是电力电子功率半导体领域Si材料的首选继承者。
由于SiC的原子密度比硅大，要达到相同的注入深度，SiC离子注入工艺需要离子具有更高的注入能量，一般要达到350~700KeV。在SiC材料的形成P型掺杂的离子注入工艺中一般使用Al原子，而Al原子比C原子大得多，注入后对晶格的损伤和杂质处于未激活状态的情况都比较严重，需要在较高温度的晶片上进行离子注入工艺。
现有的SiC离子注入机都是手动装卸晶片，自动化程度低、效率差，且需要频繁地对靶室腔体进行抽气和充气，SiC晶片也容易被污染；每次注入工艺过程中，靶台都需要进行加热升温至所需温度再冷却至常温最后卸载，等待时间过长，有效注片时间短，导致设备的生产效率低下，不适于大批量、大规模的生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自动化程度高、减少抽气和充气的次数、避免晶片被污染、可提高生产效率的SiC注入机传片系统及其传片方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种SiC注入机传片系统，包括工艺制程腔体、过渡片库以及设于工艺制程腔体和过渡片库之间的传输隔离阀，所述工艺制程腔体内设有用于晶片定向的定向台、用于晶片加热升温的载片台、用于晶片冷却的冷却台以及用于传递晶片的真空机械手。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述过渡片库、定向台、载片台以及冷却台位于所述真空机械手四周，所述过渡片库和所述载片台中心点的连线垂直所述定向台和冷却台中心点的连线，且垂足与所述真空机械手的中心重合。
所述过渡片库内装设有载片架，所述载片架包括框架、用于驱动框架升降的第一驱动部件以及用于驱动框架旋转的第二驱动部件，所述框架上沿竖直方向设有多个置片槽。
所述置片槽的数量为13个，置片槽高度为d，6mm≤d≤8mm。
还包括大气传片装置，所述大气传片装置与所述过渡片库之间设有门阀，所述大气传片装置内装设有标准片盒以及用于将置片槽内的晶片传递至标准片盒的大气机械手。
所述真空机械手与所述载片台中心点的连线垂直所述定向台和冷却台中心点的连线，所述过渡片库设有两个，两个所述过渡片库对称布置于所述真空机械手两侧。
所述过渡片库内装设有载片架，所述载片架包括框架、用于驱动框架升降的第一驱动部件以及用于驱动框架旋转的第二驱动部件，所述框架上沿竖直方向设有多个置片槽。
所述置片槽的数量为13个，置片槽高度为d，6mm≤d≤8mm。
还包括大气传片装置，所述大气传片装置与两个所述过渡片库之间均设有门阀，所述大气传片装置内装设有标准片盒以及用于将置片槽内的晶片传递至标准片盒的大气机械手。
所述真空机械手设有两个，两个所述真空机械手分别为高温真空机械手和常温真空机械手，所述常温真空机械手、所述高温真空机械手以及所述载片台沿直线方向依次布置，所述定向台和冷却台中心点的连线垂直所述高温真空机械手和常温真空机械手中心点的连线。
所述过渡片库设有两个，两个所述过渡片库对称布置于所述常温真空机械手两侧，所述过渡片库装设有标准片盒。
一种上述的SiC注入机传片系统的传片方法，包括以下步骤：
S1：将待加工晶片装载到过渡片库内，再将过渡片库与工艺制程腔体抽真空，打开传输隔离阀；
S2：真空机械手穿过传输隔离阀从过渡片库内取预放好的待加工晶片，送入定向台上定向，定向完成后由真空机械手将晶片传递至加热升温的载片台进行注入，注入完成的晶片由真空机械手卸载到冷却台上，晶片冷却完后再由真空机械手传递回过渡片库内；
S3：重复执行步骤S2，逐个完成过渡片库内待加工晶片的加工，直至所有的待加工晶片加工完毕。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的SiC注入机传片系统，包括工艺制程腔体，并在工艺制程腔体内设置定向台、载片台、冷却台以及用来传递晶片的真空机械手，在工艺制程腔体外部设置过渡片库，工艺制程腔体和过渡片库之间设置传输隔离阀，该传片系统工作时，真空机械手穿过传输隔离阀取过渡片库内的晶片放到定向台上，定向完成后，送到载片台上装夹好后升温加热晶片至所需温度值后，配合平行束进行注入；注片完成后，真空机械手将晶片转移到冷却台冷却，然后再传递至过渡片库内，整个工艺过程可实现自动传输，提高了生产效率，减少对工艺制程腔体进行抽气和充气次数，避免晶片被污染；载片台可持续保持高温，实现不间断的连续注片，省去了载片台反复升温降温的等待时间，有效注片时间大大提高，进一步提高了生产效率。本发明公开的传片方法同样具有上述优点。
附图说明
图1是本发明SiC注入机传片系统实施例一的结构示意图。
图2是本发明SiC注入机传片系统实施例二的结构示意图。
图3是本发明中的载片架的结构示意图。
图4是本发明SiC注入机传片系统实施例三的结构示意图。
图5是本发明SiC注入机传片方法的流程图。
图中各标号表示：1、工艺制程腔体；2、过渡片库；3、传输隔离阀；4、定向台；5、载片台；6、冷却台；7、真空机械手；71、高温真空机械手；72、常温真空机械手；8、载片架；81、框架；811、置片槽；9、大气传片装置；91、标准片盒；92、大气机械手；10、门阀。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
如图1和图3所示，本实施例的SiC注入机传片系统，包括工艺制程腔体1、过渡片库2以及设于工艺制程腔体1和过渡片库2之间的传输隔离阀3，工艺制程腔体1内设有用于晶片定向的定向台4、用于晶片加热升温的载片台5、用于晶片冷却的冷却台6以及用于传递晶片的真空机械手7，该注入机传片系统工作时，真空机械手7穿过传输隔离阀3（本发明所属技术领域的标准件）取过渡片库2内的晶片放到定向台4上，定向完成后，送到载片台5上装夹好后升温加热晶片至注入所需温度值后，配合平行束进行注入；注片完成后，真空机械手7将晶片转移到冷却台6冷却，然后再传递至过渡片库2内，整个工艺过程可实现自动传输，提高了生产效率，减少对工艺制程腔体1进行抽气和充气次数，避免晶片被污染；载片台5可持续保持高温，实现不间断的连续注片，省去了载片台5反复升温降温的等待时间，有效注片时间大大提高，进一步提高了生产效率。
本实施例中，过渡片库2、定向台4、载片台5以及冷却台6位于真空机械手7四周，过渡片库2和载片台5中心点的连线垂直定向台4和冷却台6中心点的连线，且垂足与真空机械手7的中心重合，一方面使得SiC注入机传片系统结构紧凑，占用空间少，另一方面可确保传片效率。
过渡片库2内装设有载片架8，载片架8包括框架81、用于驱动框架81升降的第一驱动部件以及用于驱动框架81旋转的第二驱动部件（第一驱动部件和第一驱动部件图中均未示出，可采用电机及其常规的驱动部件），框架81上沿竖直方向设有多个置片槽811，本实施例中，置片槽811的数量为13个，置片槽811高度为d，6mm≤d≤8mm。利用过渡片库2实现工艺制程腔体1与大气传片装置9间缓存，注入后的高温SiC晶片也可在载片架8内冷却，提高有效注片时间；载片架8结构简单，且便于真空机械手7和大气机械手92取放SiC晶片。
本实施例中，SiC注入机传片系统还包括大气传片装置9，大气传片装置9与过渡片库2之间设有门阀10（本发明所属技术领域的标准件），大气传片装置9内装设有标准片盒91以及用于将置片槽811内的晶片传递至标准片盒91的大气机械手92，即通过大气传片装置9实现在大气侧的标准片盒91与真空侧的载片架8之间传递SiC晶片。
如图5所示，上述的SiC注入机传片系统的传片方法，包括以下步骤：
S1：将待加工晶片装载到过渡片库2内的载片架8上，关闭门阀10，将过渡片库2与工艺制程腔体1抽真空，再打开传输隔离阀3；
S2：真空机械手7穿过传输隔离阀3从过渡片库2内的载片架8取预放好的待加工晶片，送入定向台4上定向，定向完成后由真空机械手7将晶片传递至加热升温的载片台5进行注入，注入完成的晶片由真空机械手7卸载到冷却台6上，晶片冷却完后再由真空机械手7传递回过渡片库2内的载片架8上；
S3：重复执行步骤S2，逐个完成过渡片库2内待加工晶片的加工，直至所有的待加工晶片加工完毕。
实施例二
如图2和图3所示，本实施例的SiC注入机传片系统的结构与实施例一大致相同，不同之处在于，过渡片库2设有两个，两个过渡片库2对称布置于真空机械手7两侧，过渡片库2内装设有上述的载片架8，相应地，大气传片装置9与两个过渡片库2之间均设有门阀10，大气机械手92可在两个过渡片库2之间移动，真空机械手7与载片台5中心点的连线垂直定向台4和冷却台6中心点的连线。工作时，真空机械手7在高温的载片台5、冷却台6间传递SiC晶片，其穿过传输隔离阀3取其中一个过渡片库2内的载片架8内的SiC晶片到定向台4定向，把冷却台6上经高温态注入过的冷却到常温的SiC晶片传回至另一过渡片库2内的载片架8；或者两个过渡片库2内均装载待加工晶片，先后完成两个过渡片库2内的待加工晶片的加工，单个过渡片库2内的待加工晶片的加工过程与实施例一相同。框架81连同置片槽811在第一驱动部件的作用下升降，在第二驱动部件的作用下旋转调整角度，以改变载片架8的朝向，便于真空机械手7、大气机械手92取放SiC晶片。
实施例三
如图4所示，本实施例的SiC注入机传片系统的结构与实施例二大致相同，不同之处在于，本实施例中，真空机械手7设有两个，两个真空机械手7分别为高温真空机械手71和常温真空机械手72，两个过渡片库2内则装设标准片盒91用于存放晶片，加工过程与实施例二基本相同，不同之处在于，常温真空机械手72专门负责穿过传输隔离阀3在定向台4与过渡片库2内的标准片盒91间传片，或把冷却台6上经过高温态注入过的冷却到常温的SiC晶片传回至过渡片库2内的标准片盒91；高温真空机械手71负责在高温的载片台5、冷却台6间传递SiC晶片。
本实施例中，常温真空机械手72、高温真空机械手71以及载片台5沿直线方向依次布置，定向台4和冷却台6中心点的连线垂直高温真空机械手71和常温真空机械手72中心点的连线，一方面使得SiC注入机传片系统结构紧凑，占用空间少，另一方面可确保传片效率。
本实施例的SiC注入机传片系统由于分别设置了高温真空机械手71和常温真空机械手72，因此生产效率最高，但相应地成本也最高。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种SiC注入机传片系统，其特征在于：包括工艺制程腔体（1）、过渡片库（2）以及设于工艺制程腔体（1）和过渡片库（2）之间的传输隔离阀（3），所述工艺制程腔体（1）内设有用于晶片定向的定向台（4）、用于晶片加热升温的载片台（5）、用于晶片冷却的冷却台（6）以及用于传递晶片的真空机械手（7）。
2.根据权利要求1所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述过渡片库（2）、定向台（4）、载片台（5）以及冷却台（6）位于所述真空机械手（7）四周，所述过渡片库（2）和所述载片台（5）中心点的连线垂直所述定向台（4）和冷却台（6）中心点的连线，且垂足与所述真空机械手（7）的中心重合。
3.根据权利要求2所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述过渡片库（2）内装设有载片架（8），所述载片架（8）包括框架（81）、用于驱动框架（81）升降的第一驱动部件以及用于驱动框架（81）旋转的第二驱动部件，所述框架（81）上沿竖直方向设有多个置片槽（811）；优选地，所述置片槽（811）的数量为13个，置片槽（811）高度为d，6mm≤d≤8mm。
4.根据权利要求3所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：还包括大气传片装置（9），所述大气传片装置（9）与所述过渡片库（2）之间设有门阀（10），所述大气传片装置（9）内装设有标准片盒（91）以及用于将置片槽（811）内的晶片传递至标准片盒（91）的大气机械手（92）。
5.根据权利要求1所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述真空机械手（7）与所述载片台（5）中心点的连线垂直所述定向台（4）和冷却台（6）中心点的连线，所述过渡片库（2）设有两个，两个所述过渡片库（2）对称布置于所述真空机械手（7）两侧。
6.根据权利要求5所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述过渡片库（2）内装设有载片架（8），所述载片架（8）包括框架（81）、用于驱动框架（81）升降的第一驱动部件以及用于驱动框架（81）旋转的第二驱动部件，所述框架（81）上沿竖直方向设有多个置片槽（811）；优选地，所述置片槽（811）的数量为13个，置片槽（811）高度为d，6mm≤d≤8mm。
7.根据权利要求6所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：还包括大气传片装置（9），所述大气传片装置（9）与两个所述过渡片库（2）之间均设有门阀（10），所述大气传片装置（9）内装设有标准片盒（91）以及用于将置片槽（811）内的晶片传递至标准片盒（91）的大气机械手（92）。
8.根据权利要求1所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述真空机械手（7）设有两个，两个所述真空机械手（7）分别为高温真空机械手（71）和常温真空机械手（72），所述常温真空机械手（72）、所述高温真空机械手（71）以及所述载片台（5）沿直线方向依次布置，所述定向台（4）和冷却台（6）中心点的连线垂直所述高温真空机械手（71）和常温真空机械手（72）中心点的连线。
9.根据权利要求8所述的SiC注入机传片系统，其特征在于：所述过渡片库（2）设有两个，两个所述过渡片库（2）对称布置于所述常温真空机械手（72）两侧，所述过渡片库（2）装设有标准片盒（91）。
10.一种权利要求1至9中任一项所述的SiC注入机传片系统的传片方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将待加工晶片装载到过渡片库（2）内，再将过渡片库（2）与工艺制程腔体（1）抽真空，打开传输隔离阀（3）；
S2：真空机械手（7）穿过传输隔离阀（3）从过渡片库（2）内取预放好的待加工晶片，送入定向台（4）上定向，定向完成后由真空机械手（7）将晶片传递至加热升温的载片台（5）进行注入，注入完成的晶片由真空机械手（7）卸载到冷却台（6）上，晶片冷却完后再由真空机械手（7）传递回过渡片库（2）内；
S3：重复执行步骤S2，逐个完成过渡片库（2）内待加工晶片的加工，直至所有的待加工晶片加工完毕。
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