一种半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法与流程

本发明涉及功率半导体器件制造领域，尤其是涉及一种应用于半导体芯片电子束蒸发的装置及其安装方法。

背景技术

在现有的大功率半导体器件制造领域，平面型半导体芯片一般分为烧结型芯片和全压接芯片。而烧结型芯片又是指经过烧结工艺后的烧结型芯片，芯片2的尺寸从1寸到4寸不等。烧结型芯片的烧结工艺一般是将硅片、铝片和钼片放置于石墨模具中在800℃的温度下进行烧结。如附图2所示，为烧结后的芯片2，其正面为硅片21，背面为钼片22。考虑到硅、铝、钼的热膨胀系数，石墨模具的内径公差随着芯片尺寸的增大而增大，导致大尺寸的芯片2，尤其是3.5寸及4寸芯片烧结模具的内径公差达到0.5mm。大尺寸的芯片2往往由于装模时的同心度较差，导致烧结后芯片烧偏的可能性较大。

电子束蒸发工艺作为平面型半导体芯片制作过程的一项常用工艺，其过程是将芯片2的待镀层面朝下装入行星盘4内，然后将行星盘4放入蒸发设备炉腔中，行星盘4随轴承6进行公转和自转。其中，如附图1所示，行星盘4为半球状结构，根据所蒸发芯片的尺寸设有相应尺寸或相近尺寸的行星盘卡口5，蒸发时将芯片待镀膜面朝下直接装入行星盘4中。在一定的温度、真空条件下，被高压加速并聚焦的电子束轰击蒸发源材料的表面，由于电子束的动能几乎完全转为热能，瞬间即可达到很高温度，足以使蒸发源材料熔化，并将蒸发源材料蒸发到芯片2的表面上形成薄膜。

现有技术中，芯片2装入行星盘4内的过程是直接将芯片2装入尺寸与芯片2尺寸相配套的行星盘4中，如附图3和附图4所示。由于芯片2尺寸的多样化，导致对应行星盘4也多样化，每一种直径规格的芯片2需要配备一套行星盘4，直接导致消耗成本增高。由于行星盘卡口5的公差限制，严重烧偏的芯片2无法放入，无法进行蒸发及后续工艺。即使将某些烧偏的芯片2勉强放入行星盘卡口5内，在高温蒸发以后，由于芯片2及行星盘4本身的热胀冷缩，而导致芯片2蒸发完后无法取出或取出后硅片21崩边报废，同时影响行星盘4的再次使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法，以解决半导体芯片烧结后烧偏芯片不能进行蒸发工艺，以及蒸发完成后芯片与挡环因热胀冷缩而卡环造成芯片报废的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种半导体芯片电子束蒸发装置的技术实现方案，一种半导体芯片电子束蒸发装置，用于将芯片安装至行星盘上，包括：用于安装所述芯片的盖板和挡环，所述挡环中部设置有挡环通孔，并包括沿所述芯片厚度方向形成的内卡环和外卡环。所述外卡环安装于所述行星盘的行星盘卡口中，所述盖板设置于所述内卡环的上方，所述芯片通过所述盖板安装于所述内卡环中。所述芯片设置有硅片的一面朝向蒸发源材料。

优选的，所述外卡环的外径尺寸与所述行星盘卡口的直径尺寸相匹配。

优选的，所述内卡环的高度尺寸与所述芯片的厚度尺寸相匹配。

优选的，所述外卡环的内径尺寸为所述芯片进行电子束蒸发时所需镀层的直径尺寸。

优选的，所述盖板的下部设置有限位环，所述内卡环的内径尺寸大于所述芯片的直径尺寸，且满足所述内卡环的内径尺寸为所述芯片的直径尺寸与两倍所述限位环的宽度尺寸之和。

优选的，所述限位环的外径尺寸与所述内卡环的内径尺寸相匹配。

优选的，所述限位环的内径尺寸与所述芯片的直径尺寸相匹配。

优选的，所述限位环的高度尺寸不超过所述芯片中钼片的厚度尺寸。

优选的，所述盖板顶部的外径尺寸与所述内卡环的外径尺寸相匹配。

本发明还另外具体提供了一种上述半导体芯片电子束蒸发装置安装方法的技术实现方案，一种半导体芯片电子束蒸发装置安装方法，包括以下步骤：

a1）将芯片设置有硅片的一面朝下放入挡环的内卡环中；

b1）将盖板放置在所述芯片设置有钼片一面的上部；

c1）将所述盖板、芯片、挡环整体放置入行星盘的行星盘卡口内，所述挡环的外卡环安装于所述行星盘卡口中。

本发明还具体提供了另一种上述半导体芯片电子束蒸发装置安装方法的技术实现方案，一种半导体芯片电子束蒸发装置安装方法，包括以下步骤：

a2）将挡环放置入行星盘的行星盘卡口内，所述挡环的外卡环安装于所述行星盘卡口中；

b2）将芯片设置有硅片的一面朝下放入挡环的内卡环中；

c2）将盖板放置在所述芯片设置有钼片一面的上部。

优选的，所述盖板、芯片、挡环通过设置于所述行星盘卡口内侧边缘的弹簧卡实现整体紧固安装，以避免在电子束蒸发工艺过程中随着所述行星盘的公转及自转而脱落。

通过实施上述本发明提供的半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法的技术方案，具有如下有益效果：

（1）本发明采用行星盘与挡环配套使用的方式，一套行星盘可以配置多种尺寸的挡环，用于多种尺寸的芯片电子束蒸发工艺，挡环的造价相较于行星盘的造价要低很多，可以明显地降低成本；

（2）本发明采用挡环与盖板相结合的方式，避免了芯片中的硅片直接与行星盘卡口，或与挡环内卡环的接触，能够有效地解决因电子束蒸发工艺前后热胀冷缩导致芯片卡行星盘或卡挡环的技术问题；

（3）本发明采用挡环与盖板相结合的方式，避免了芯片中的硅片直接与行星盘卡口，或与挡环内卡环的接触，能够有效地解决因烧结工艺中硅钼烧结不同心而导致烧偏的芯片不能进行蒸发的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术中用于半导体芯片电子束蒸发的行星盘的结构示意图；

图2是现有技术中半导体芯片的结构示意图；

图3是现有技术中半导体芯片装入行星盘前的结构示意图；

图4是现有技术中半导体芯片装入行星盘后的结构示意图；

图5是本发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例的结构示意图；

图6是本发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例在另一视角下的结构示意图；

图7是本发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例与芯片的安装结构示意图；

图8是本发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例的安装结构示意图；

图9是本发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例装入行星盘后的结构示意图；

图10是发明半导体芯片电子束蒸发装置一种具体实施例中卡扣的安装结构示意图；

图11是图10中的局部放大结构示意图；

图中：1-盖板，11-限位环，2-芯片，21-硅片，22-钼片，3-挡环，31-内卡环，32-外卡环，33-挡环通孔，4-行星盘，5-行星盘卡口，6-轴承，7-卡扣。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图5至附图11所示，给出了本发明半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图5所示，一种半导体芯片电子束蒸发装置的具体实施例，用于将芯片2安装至行星盘4上，包括：用于安装芯片2的盖板1和挡环3，挡环3用于与芯片2配合，一并装入行星盘4的行星盘卡口5内。盖板1和挡环3均采用耐高温材质，表面光洁，如：可以采用不锈钢、铝合金等材料。挡环3的中部设置有挡环通孔33，并包括沿芯片2厚度方向形成的内卡环31和外卡环32。挡环3安装于行星盘4的行星盘卡口5中，盖板1设置于内卡环31的上方，芯片2通过盖板1安装于内卡环31中。芯片2设置有硅片21的一面朝向蒸发源材料。

如附图6和附图7所示，外卡环32进一步安装于行星盘4的行星盘卡口5中，外卡环32的外径尺寸l6与行星盘卡口5的直径尺寸r1相匹配。内卡环31的高度尺寸h4与芯片2的厚度尺寸h相匹配。外卡环32的内径尺寸l2为芯片2进行电子束蒸发时所需镀层的直径尺寸。盖板1的下部设置有限位环11，内卡环31的内径尺寸l5大于芯片2的直径尺寸r2，且满足内卡环31的内径尺寸l5为芯片2的直径尺寸r2与两倍限位环11的宽度尺寸w之和。限位环11的外径尺寸l4与内卡环31的内径尺寸l5相匹配。限位环11的内径尺寸l1与芯片2的直径尺寸r2相匹配。限位环11的高度尺寸h1不超过芯片2中钼片22的厚度尺寸h5。盖板1顶部的外径尺寸l3与内卡环31的外径尺寸l相匹配，h3为盖板1顶部的厚度。在本实施例中描述的尺寸相匹配具体是指在不考虑尺寸可能存在的公差前提下，两个尺寸相同。

在本实施例中，对应行星盘卡口5的尺寸和芯片2的尺寸设计一套挡环3。挡环通孔33的直径尺寸（即外卡环32的内径尺寸l2）设计为与芯片待蒸镀层的直径相同，挡环3的内卡环31内径尺寸设计为与芯片2的尺寸配套，外卡环32的外径尺寸设计为与行星盘卡口5的尺寸配套。根据同一行星盘4可以将挡环3的外卡环32外径尺寸设计为与行星盘卡口5的尺寸配套，将内卡环31的内径尺寸设计为与不同尺寸的芯片2配套，使得同一套行星盘4可以应用于不同尺寸芯片2的电子束蒸发工艺，可以有效地节约成本。同时，通过挡环3和盖板1相配合的结构，尤其是作为一种典型的结构设计，限位环11的内径尺寸与芯片2的直径尺寸相匹配，内卡环31的内径尺寸大于芯片2的直径尺寸，且满足内卡环31的内径尺寸为芯片2的直径尺寸与两倍限位环11的宽度尺寸之和。这种结构设计能够克服由于挡环3的内卡环31内径公差限制，导致严重烧偏的芯片2无法放入，无法进行蒸发及后续工艺，或某些烧偏的芯片2勉强放入挡环3内，在高温蒸发以后，由于芯片2及挡环3本身的热胀冷缩，导致芯片蒸发完后无法从挡环取出或取出后硅片2崩边报废的技术缺陷，能够有效避免在电子束蒸发工艺中，芯片2因为行星盘4的自转和公转在蒸发的过程中相对于行星盘4移动的技术问题。

实施例2

一种如实施例1所述装置安装方法的具体实施例，包括以下步骤：

a1）将芯片2设置有硅片21的一面朝下放入挡环3的内卡环31中；

b1）将盖板1放置在芯片2设置有钼片22一面的上部；

c1）将盖板1、芯片2、挡环3整体放置入行星盘4的行星盘卡口5内，挡环3的外卡环32安装于行星盘卡口5中，完成安装后的半导体芯片电子束蒸发装置如附图9所示。

如附图10和附图11所示，盖板1、芯片2、挡环3进一步通过设置于行星盘卡口5内侧边缘的卡扣7实现整体紧固安装，在本实施例中，卡扣7采用弹簧卡扣结构，卡扣7还可以采用具有锁紧功能的其它结构，并不局限于本实施例描述的方式。在装放挡环3、芯片2和盖板1之前，先将卡扣7提起，装放完成后，将卡扣7下压在盖板1的表面，以避免在进行电子束蒸发工艺过程中行星盘4上的盖板1、芯片2等随着行星盘4的公转及自转而脱落。

实施例3

如附图8所示，另一种如实施例1所述装置安装方法的具体实施例，包括以下步骤：

a2）将挡环3放置入行星盘4的行星盘卡口5内，挡环3的外卡环32安装于行星盘卡口5中；

b2）将芯片2设置有硅片21的一面朝下放入挡环3的内卡环31中；

c2）将盖板1放置在芯片2设置有钼片22一面的上部，完成安装后的半导体芯片电子束蒸发装置如附图9所示。

通过实施本发明具体实施例描述的半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

（1）本发明具体实施例描述的半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法采用行星盘与挡环配套使用的方式，一套行星盘可以配置多种尺寸的挡环，用于多种尺寸的芯片电子束蒸发工艺，挡环的造价相较于行星盘的造价要低很多，可以明显地降低成本；

（2）本发明具体实施例描述的半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法采用挡环与盖板相结合的方式，避免了芯片中的硅片直接与行星盘卡口，或与挡环内卡环的接触，能够有效地解决因电子束蒸发工艺前后热胀冷缩导致芯片卡行星盘或卡挡环的技术问题；

（3）本发明具体实施例描述的半导体芯片电子束蒸发装置及其安装方法采用挡环与盖板相结合的方式，避免了芯片中的硅片直接与行星盘卡口，或与挡环内卡环的接触，能够有效地解决因烧结工艺中硅钼烧结不同心而导致烧偏的芯片不能进行蒸发的技术问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和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，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。