專利名稱：晶舟封裝的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體加工領域，尤其是與支撐多個薄半導體晶片的豎直式晶舟封裝相關。
背景技術：
豎直式晶舟主要用于當半導體晶片在豎直式熔爐內加工時，為其提供足夠的支撐，最好能將晶片上的局部重力應力和熱應力減至最小，以避免滑動和塑性變形。豎直式晶舟通常包括三根或更多豎直延伸桿件，每根限定了多個豎直分開的凹槽。同一豎直位置不同桿件上的三個或更多個凹槽可確定晶片吸持位置，以便從水平方向 支撐晶片。因此，一個晶舟便可以支撐多個水平定向的晶片，一個緊壓著另一個。這種晶舟配置在較老的技術中比較常見，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。舉例來說，與傳統的集成設備制造相比，如今的太陽能電池制造中采用了更薄的晶片。因此，這些太陽能電池晶片也相對更加脆弱。同樣，集成設備生產中所用晶片的平均直徑也在穩步增大。雖然這些晶片的厚度比所述太陽能電池晶片大很多，但它們卻要承受相對更高的重力和熱應力，因此其受損的風險便順勢上升。總之，在進行加工過程中因晶片承受應力，和在晶片裝載到晶舟或從晶舟上卸載的過程中，晶片都有可能會受到損壞。在任一情況下，晶片都有可能斷裂成肉眼可見或不可見的碎屑，這些碎屑可能會掉落在下方晶片的加工表面上，從而導致其受損不可用。為了良好地容納安排相對較大和/或較薄的晶片，近來推出的晶舟上配備了(附加的)支撐區域，通常為支承環或支撐板的形式。US5，219，079提供了一個此類晶舟的樣品，帶有豎直分開的晶片吸持位置，在其中，每個吸持位置由一個水平的支撐板限定，以便支撐水平定向的晶片。雖然US’079晶舟減小了加工過程中晶片上所受應力，但晶片之間因中間支撐板而產生的較大豎直間距會增加經濟成本。而且，為便于將晶片放置在支撐板上或將其從板上取下，每個支撐板都必須帶有一個明顯的開孔，便于為晶片傳輸機器人末端執行器留出空間。因此，當晶片破裂時，碎屑仍可能會通過開孔掉落在下方晶片的加工表面上。

發明內容
本發明的目標之一就是解決或減少一個或多個上述與已知晶舟封裝相關的問題。尤為重要的是，本發明的一個目標便是提供一個可降低晶片破裂風險的晶舟封裝，萬一晶片破裂，也能降低其損壞其他支承晶片的風險。為此，本發明的首要方面是晶舟封裝。晶舟封裝包含一個支架，它至少包括一根基本豎直延伸的桿件，在沿著該桿件長度的多個隔開位置限定了多個副載體(sub-carrier)安裝位置，每個位置都可至少提供一個副載體安裝裝置。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；并且使得每兩個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副載體，每個被配置以保持多個基本豎直定向的、水平隔開的平面基底，且每個都可以通過相應的副載體安裝裝置，以可拆卸方式安裝在支架的副載體安裝位置。當副載體被安裝在支架上相應的副載體安裝位置上時，每塊碎屑收集板提供了在安裝于相應的副載體安裝位置處的副載體下面延伸的碎屑收集區，其至少跨越副載體所占的區域。此處所述晶舟在豎直而非水平方向上存儲晶片，因此降低了加工過程中晶片碎屑的風險。這樣，晶片就不太會因自身重量而變彎或變形，因此也減輕了晶片上可能導致其破裂的重力應力。此外，晶片的垂直定向也促成了具經濟價值的密集晶片包裝，如在短距離(水平)內排列晶片。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，加工過程中因某些晶 片破裂而傷及其他晶片的風險大大降低。晶片破碎時，其碎屑仍會下落。但由于晶片呈豎直定向放置，破損晶片的碎屑會掉落在其相鄰的晶片之間(而非下方晶片上面)，及其相應的副載體下方位置，并且會在碎屑到達其下方副載體支承的晶片之前，被碎屑收集板及時攔截。為了能最大化收集下落碎屑，碎屑收集表面至少會延伸至所安裝副載體下方的整個區域，最好還能超過該區域，如超出達10厘米左右等。此外，為確保能攔截所有肉眼可見和不可見的碎屑，碎屑收集板最好能帶有密閉的或連續的碎屑收集表面。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，該操作會使晶片與末端執行器頻頻碰觸，以便在不同的豎直式熔爐裝置之間進行晶片傳輸。這反過來又降低了操作中晶片碎屑的風險。由于晶片碎屑會再次從副載體底部開口掉落，而不會影響相鄰的晶片，因此任何在副載體加載和卸載過程中破損的晶片傷及其他晶片的可能性極小。下文詳細介紹了本發明的某些具體內容，您可以結合補充圖紙(旨在例證該發明，而非加以限制)，更全面地了解該發明的上述及其他特征和優勢。


圖I是根據本發明繪制的晶舟封裝例示性實施例的透視圖，包括一個可豎直分開排列并懸放多個副載體的支架；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。
具體實施例方式圖I根據本發明，以示意圖形式例證了晶舟封裝的例示性實施例。晶舟封裝I計劃與分批式豎直式熔爐一起使用，顯示為帶有常規基座2支撐，后者由多塊隔熱板4組成。上述晶舟封裝I帶有一個支架10和多個副載體20，后者以可拆卸方式懸停在支架10內。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中單獨顯示了已加載的副載體20。下文還參照這些圖示，根據本發明用一般術語闡釋了晶舟封裝I的構造。尤其請參照圖2。晶舟封裝I的支架10可能包含一個或多個延伸部件，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的高度或長度相等。圖I所示的支架10實施例包括三根桿件12 :兩根位于支架10 (副載體20可能會插入支架10內或從中取出)前側的相對的邊桿12a，和一根位于支架10后側的背桿12b。然而，我們預期，支架10的其他實施例可能包括更少或更多桿件12。這是因為在其下端和/或上端，桿件12可能會被相應的底板和/或頂板互連在一起。在圖I的實施例中，桿件12僅通過底板18互連。在本文中，桿件12a在其中被隔開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相關的范圍被稱為深度。下文對副載體20進行特征描述時，依然會沿用這些有關尺寸范圍的名稱，以便理解。我們也可能會沿著桿件12的長度，為其提供多個副載體安裝裝置14，從而規定多個隔開的副載體安裝位置16。為方便或便于安裝副載體30，副載體安裝裝置14可能會帶有任何便利的結構特征，如帶有凹槽、壓痕、凸出、凸起、拉手、夾具、標記等。在圖I的實施例中，副載體安裝裝置14由桿件12上的凹槽形成。每個桿件12都配備有兩個系列裝置14，14’凹槽。標記為14的系列通常與標記為14’的系列相同，只不過是沿著與后者相關的桿件12長度對其系統地進行替換。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用，后者設計有所不同，圖中未予以顯示。為了更詳·細地介紹凹槽14的結構，我們提供了 14系列的參考；當然如果略加修改，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。背桿12b也配備了多個有規律隔開的14b凹槽。背桿12b上的每個凹槽14b均與一對14a凹槽相關聯，兩根邊桿12a每根上帶一個14a凹槽，而背桿12b上的凹槽14b已沿著與關聯對或邊桿12a上的14a凹槽相關的背桿12b長度向上被替換。顯然，凹槽14a、b主要用于安置副載體20，下文會詳細闡明。支架10可能還會進一步包括一塊或多塊碎屑收集板20。碎屑收集板20會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還可能會連接至桿件12上每兩個相鄰副載體安裝位置16之間的某一方位，并且使得每兩個相鄰副載體安裝位置16被至少一塊碎屑收集板20隔開。延伸至相應副載體安裝位置16下方的碎屑收集板20被稱為與安裝位置16相關的碎屑收集板20。原則上說，碎屑收集板20可以為任意合適的形狀，如橢圓或多邊形，但優選為大致矩形。關于碎屑收集板20的尺寸，特別是碎屑收集板20上表面形成碎屑收集區22的尺寸，常與副載體30及其容納的晶片40的尺寸相關。當副載體30安裝在支架10的副載體安裝位置16內時，與該吸持位置16相關的碎屑收集板20會延伸至所安裝的副載體30下方，跨越的面積至少達一處副載體所占的區域面積。在這種情況下，副載體30的“占地面積”指用于描述相應副載體30最大寬度和深度尺寸的地平面(這里指相關碎屑收集板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相關的碎屑收集板20很可能會延伸并跨越已加載副載體30的占地區域，也就是說，至少會跨越其支承的相關副載體30和晶片40占地區域之和。如圖I所示，可以對當前提供的晶舟封裝I進行配置，使之專門適合支承方形晶片40。為了能在該配置中進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(剛好能使副載體30支承多個晶片40并使之介于其之間，但又不會與碎屑收集板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，如果在一個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方向延伸，那么在剛提及的第一個方向上測得的該碎屑收集板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。現在，重點來看圖形3A-B，它舉例說明加載了豎直定向、水平隔開的晶片40的副載體30。副載體30包括兩塊方向平行、但被隔開的側板32。兩塊側板32完全一樣，面對面，且尺寸通常比副載體30所支承的晶片40尺寸小。側板32通常會被一些相互平行的支承桿件34、36互連在一起，后者規定了供晶片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的數目和尺寸最好應符合下列要求，即副載體30的底部和背部均大體敞開。這樣，破碎晶片的碎屑就就會從副載體30下落，并有利于工藝氣體通過副載體30和晶片40進行循環。支承桿件34、36上可能會帶有等距離隔開的缺口(圖中未顯示)，用于規定副載體30的晶片吸持位置。側板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內的副載體安裝裝置14 一起使用。在上述晶舟封裝I 的實施例中，支架10的副載體安裝裝置14由凹槽14a、14b限定，側板32上的副載體安置裝置38可能會帶有一個向外突出的部分，其尺寸剛好適合上述邊桿12a上的凹槽14a中的一個。當然若反之，支架10的副載體安裝裝置14a被一個或多個突出部分限制，那么支架側板上的副載體安置裝置38便可能會由相應的用于容納上述一個或多個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可能會卡在背桿12b的凹槽14b上，同時邊板32上的突起部分38會滑進對應邊桿12a的凹槽14a內，以免環繞支承桿件36的副載體30發生傾斜。一旦停留在支架10內，任何由副載體30保持著的晶片40破碎碎屑都會從副載體掉落，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明的說明性實施例，部分還涉及相關圖紙，但本發明顯然并不僅限于這些實施例。因此，任何與上述實施例有差異的情況均屬正常，后者也可能受某些精于實踐操作(上述)申請專利的發明、學習圖紙、實施例及附加專利申請人的影響而發生變動。在本規范全文中，當涉及“一個實施例”或“某個實施例”時，指的是與該實施例相關的某一特點、結構或特性出現于本發明的一個或多個實施例中。因此，在本規范全文中，當出現“一個實施例”或“某個實施例”這一術語時，并不一定指同一個實施例。此外，請注意，可以以任何恰當方式將一個或多個實施例的特定特點、結構或特性相結合，從而形成新的、未明確介紹的實施例。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30副載體32側板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)，在沿著該桿件長度的多個隔開位置限定了多個副載體安裝位置(16)，每個位置都提供了至少一個副載體安裝裝置(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，且每兩個相鄰的副載體安裝位置(16)之間設有一塊碎屑收集板(20)； -多個副載體(30)，每個被配置成保持多個基本豎直定向的、水平隔開的平面基底(40)，且每個都能通過相應的副載體安裝裝置(14)以可拆卸方式安裝在支架(10)的副載體安裝位置(16)； 當副載體(30)被安裝在支架(10)上相應的副載體安裝位置(16)上時，每塊碎屑收集板(20)提供在安裝于相應的相關副載體安裝位置(16)處的副載體(30)下面延伸的碎屑收集區(22)，其至少跨越副載體的所占區域。
2.根據權利要求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.根據權利要求I和2中任一項所述的晶舟封裝，每塊碎屑收集板為大致矩形形狀。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的晶舟封裝，其中所述碎屑收集板(20)的碎屑收集區域(22)為密閉區域。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的晶舟封裝，其中每個副載體(30)包含兩塊隔開的側板(32)，所述側板(32)由相互平行的晶片支承桿件(34，36)互連起來。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的晶舟封裝，其中支架(10)的副載體安裝裝置(14)具有下列特征之一設置在所述至少一根桿件(12)上的凹槽，以及設置在所述至少一根桿件(12)上的關起；以及 每個副載體(30)具有所述凹槽和突起中的另一個，與所述副載體安裝裝置(14)協作起支承作用。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的晶舟封裝，其中每個副載體(30)保持著多個基本豎直定向的、水平隔開的平面基底(40)， 其中，每個副載體(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副載體和基底的組合占地區域。
全文摘要
晶舟封裝(1)包含一個支架(10)，后者帶有多根垂直延伸的桿件(12)，該桿件沿著其長度在多個位置被隔開，限定了多個副載體安裝位置(16)；同時，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，位于任意兩個相鄰的副載體安裝位置(16)之間。該封裝還包含多個副載體(30)，每個被配置以保持多個基本豎直定向的、水平隔開的平面基底(40)，且每個都以可拆卸方式安裝在支架(10)的副載體安裝位置(16)上。當副載體(30)安裝在支架(10)內時，每塊碎屑收集板(20)都占據了一處碎屑收集區(22)，后者延伸到了相應副載體安裝位置(16)所安裝的副載體(30)下方，跨越的面積至少達一處副載體所占的區域面積。
文檔編號H01L21/673GK102956529SQ20111028000
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年8月22日
發明者C·G·M·德里德, E·哈爾托赫登-貝斯林克, A·加爾森 申請人:阿斯莫國際公司