一种半导体设备的制作方法

本实用新型涉及半导体领域，特别涉及一种半导体设备。

背景技术：

随着集成电路生产技术的不断进步，电路芯片的集成度得到大幅提升。目前，在一片芯片中所集成的晶体管数量已经达到了惊人的几千万个，数量如此庞大的有源元件的信号集成需要多达十层以上的高密度金属互联层进行连接。因此，作为制备上述金属互联层的重要工艺，物理气相沉积(physicalvapordeposition，以下简称pvd)技术得到了广泛应用。

在微电子产品行业，磁控溅射技术是生产集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能电池及led等产品的重要手段之一，在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。近年来，市场对高质量产品日益增长的需求，促使企业对磁控溅射设备进行不断地改进。

常用的磁控溅射设备包括多个腔体，且各个腔体之间相互关联，使得磁控溅射设备结构复杂，工作效率低，成膜质量较差，无法满足市场对高质量的产品的需求。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种半导体设备，以简化半导体设备的结构，提高工作效率，提高镀膜的均匀性。

为实现上述目的及其他目的，本实用新型提出一种半导体设备，该半导体设备包括：

过渡腔体，设置在生长腔体之前；

至少一载台，设置在所述过渡腔体内，所述至少一载台允许放置至少一个托盘，所述托盘允许放置基板，所述至少一载台允许上升和/或下降；

冷却板，设置在所述过渡腔体内，所述冷却板与所述至少一载台相对设置；

抽气口，设置在所述过渡腔体的一侧，通过所述抽气口对所述过渡腔体进行抽真空处理；

排气口，设置在所述过渡腔体的一侧，通过所述排气口对所述过渡腔体进行破真空处理。

在一实施例中，所述半导体设备包括第一载台及第二载台，所述半导体所述第一载台及第二载台连接在支撑板上，所述支撑板连接一控制杆，所述控制杆的一端位于所述过渡腔体外。

在一实施例中，所述控制杆带动所述支撑板上升和/或下降。

在一实施例中，所述冷却板通过多个支架固定在所述过渡腔体上。

在一实施例中，所述第二载台允许接触所述冷却板。

在一实施例中，当进行所述抽真空处理时，所述控制杆带动所述支撑板沿着预设路径移动。

在一实施例中，当进行所述抽真空处理时，所述基板设置在所述第一载台上。

在一实施例中，在进行所述破真空处理前，所述控制杆带动所述支撑板沿着与所述预设路径相反的方向移动。

在一实施例中，进行所述破真空处理时，所述第二载台与所述冷却板之间具有预设的间距。

在一实施例中，该半导体设备还包括：

运送腔体，所述生长腔体设置在所述运送腔体的侧壁上；

预热腔体，设置在所述运送腔体的侧壁上；

清洗腔体，设置在所述运送腔体的侧壁上。

本实用新型提出一种半导体设备，通过将过渡腔体设置在生长腔体之前，简化了该半导体设备的结构，保证了整个半导体设备的真空密封性，由此提高了成膜的质量，提高了镀膜的均匀性，同时该半导体设备结构简单，工作效率高。

附图说明

图1：本实施例中过渡腔体的简要示意图。

图2：本实施例中冷却板的简要示意图。

图3：本实施例中底座的简要示意图。

图4：本实施例中载台及托盘的简要示意图。

图5：本实施例提出的半导体设备的简要示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

以下说明阐述许多特定细节，比如工艺腔室配置和材料体系，以提供对本实用新型实施例彻底的理解。对本领域技术人员显而易见的是本实用新型的实施例可在没有这些特定细节的情况下被实施。在其他情况中，不详述诸如特定二极管配置之类的熟知的特征，以免让本发明的实施例变得晦涩难懂。另外，应理解各图所示各种实施例是示例性说明，而没有必要地按比例绘制。此外，本文实施例中可能未明确揭示其他布置和配置，但所述其他布置和配置仍被视为在本实用新型的精神和范围内。

请参阅图1，本实施例提出一种半导体设备，包括一过渡腔体320，该过渡腔体320包括一壳体320a，该壳体320a例如为密封的圆柱体，同时在该壳体320a的侧壁上设有抽气口及排气口。

请参阅图1，在本实施例中，该过渡腔体320内设有一冷却板322，冷却板322通过多个支架321固定在壳体320a的底部。通过该冷却板322可对基板进行冷却处理。在本实施例中，该冷却板322可例如为圆柱形或矩形或其他形状，该冷却板322可例如通过四个支架321固定在壳体320a内。

请参阅图2，在本实施例中，该冷却板322为圆柱形，该冷却板322上包括多个内螺纹孔322a，例如包括四个内螺纹孔322a。在支架321的两端设有相应的外螺纹，由此可将支架321的一端设置在该内螺纹孔322a内。

请参阅图3，在本实施例中，该支架321的另一端通过底座3211固定在壳体320a内，该底座3211包括多个第一螺纹孔3211a及一个第二螺纹孔3211b，其中，第二螺纹孔3211b位于底座3211的中心位置上，多个第一螺纹孔3211a均匀设置在第二螺纹孔3211b的四周。该支架321的另一端设置在第二螺纹孔3211b内，多个第一螺纹孔3211a用于放置多个螺母，由此可将底座3211固定在壳体320a内。在本实施例中，在底座3211上包括六个第一螺纹孔3211a，在一些实施例中，在底座3211上可设置四个或其他多个第一螺纹孔3211a。

请参阅图1，在本实施例中，在该壳体320a内设置有至少一个载台，例如设置两个载台，例如为第一载台325及第二载台328，第一载台325及第二载台328固定在支撑板323上，第一载台325位于第二载台328上。该支撑板323包括一主杆及两个侧板，两个侧板分别设置在主杆的两端，该第一载台325及第二载台328设置在两个侧板之间。在本实施例中，该支撑板323还连接一控制杆324，具体地，该控制杆324连接在支撑板323的主杆上，且该控制杆324的一端还位于壳体320a外，该控制杆324可带动支撑板323上升和/或下降。在本实施例中，该控制杆324连接一驱动单元(未显示)，该驱动单元用于控制该控制杆324上升和/或下降。当驱动单元控制控制杆324下降时，第二载台328可接触冷却板322。

请参阅图4，在本实施例中，第一载台325及第二载台328上可放置至少一个托盘，托盘用于放置基板，例如以第一载台325为例，该第一载台325上可放置至少一个托盘3251，例如放置两个或三个或更多个托盘3251。托盘3251可由多种材料形成，包括碳化硅或涂有碳化硅的石墨。在托盘3251上可设置至少一个基板，该基板可包括蓝宝石，碳化硅，硅，氮化镓，金刚石，铝酸锂，氧化锌，钨，铜和/或铝氮化镓，该基板还可例如为钠钙玻璃和/或高硅玻璃。一般而言，基板可能由以下各种组成：具有兼容的晶格常数和热膨胀系数的材料，与生长其上的iii-v族材料兼容的基板或在iii-v生长温度下热稳定和化学温定的基板。在本实施例中，该基板例如为硅衬底或碳化硅衬底，可例如在硅衬底或碳化硅衬底上形成金属化合物薄膜，例如为氮化铝膜或氮化镓膜，例如为(002)取向的氮化铝膜。当将基板放入该过渡腔体320时，将基板放置在第一载台325上，当该基板完成相应的全部的工艺后，该基板放置在第二载台328上。

在一些实施例中，该过渡腔体320内可设置一个载台，该载台上可至少设置一个基板，通过该载台上升，可将该基板放置在生长腔体内，当该基板完成相应的全部的工艺后，该基板放置在该载台上，通过载台下降至冷却板322上，以对该基板进行冷却。

请参阅图1，在本实施例中，该过渡腔体320还包括一抽气口，该抽气口连接真空泵327，通过该真空泵327对过渡腔体320进行抽真空。本实施例通过多个步骤实现抽真空处理，例如先使用干泵(drypump)将该过渡腔体320抽至1×10^-2pa，然后在使用涡轮高真空泵(turbomolecularpump)将该过渡腔体320抽至1×10^-4pa或小于1×10^-4pa，当该过渡腔体320以进入到真空状态后，控制杆324带动第一载台325及第二载台328沿着预设路径移动，例如控制杆324带动向上移动。本实施例中，该过渡腔体320连接至传送腔体，传送腔体内的基板装卸机械手臂将基板从过渡腔体320内传送至传送腔体，然后在由基板装卸机械手臂将该基板传输至其他腔体，例如预热腔体，清洗腔体或生长腔体，在生长腔体内，可在基板的表面上形成薄膜，该薄膜的材料可包括三氧化二铝，氧化铪，氧化钛，氮化钛，氮化铝，氮化铝镓或氮化镓中的一种或多种。当该基板完成镀膜工作后，传送腔体内的基板装卸机械手臂将该基板传输至过渡腔体320内的第二载台328上，然后控制杆324带动该第一载台325和第二载台328沿着与预设路径相反的方向移动，例如向下移动，将该第二载台328接触到冷却板322，通过该冷却板322对第二载台328及第二载台328上的基板进行冷却。同时在该壳体320a的一侧上还包括一排气口，该排气口连接一气源326，当对过渡腔体320进行破真空处理，首先通过控制杆324带动该第二载台328远离冷却板322，使得第二载台328与冷却板322之间具有预设的间距，该预设的间距例如为5-10mm，然后通过气源326通过排气口向过渡腔体320内通入氮气或氩气，对该过渡腔体320进行破真空处理，从而避免基板在冷却的同时，由于氮气的通入使得基板上产生裂纹。当该过渡腔体320完成破真空后，可将该基板取出，进行保存分析。

需要注意的是，在将基板放入过渡腔体320内时，首先通过排气口向该过渡腔体320通入氮气或氩气，使得该过渡腔体320达到大气压力平衡，或者该过渡腔体320内的压力大于大气压力，避免由于负压差导致污染物进入到该过渡腔体320内。

需要注意的是，在将基板放入过渡腔体320内之前，需要对该基板的表面进行充分的清洗，基板的尺寸可以是2英寸，4英寸，6英寸，8英寸或12英寸。

值得说明的是，在一些实施例中，半导体设备还可例如包括负载锁定室、承载盒和选择性附加的mocvd反应腔室(未显示)以供大量应用。

在一实施例中，基板的选择包括但不限于蓝宝石，sic，si，金刚石，lialo2、zno，w，cu，gan，algan，aln、碱石灰/高硅玻璃、具有匹配的晶格常数与热膨胀系数的基板、与生长于基板上的氮化物材料相容的基板或根据生长于基板上的氮化物材料而被处理(engineered)的基板、在要求的氮化物生长温度下呈热与化学稳定的基板以及未图案化或图案化的基板。在一实施例中，靶材的选择包括，但不限于含al金属，合金，化合物，比如al，aln，alga，al2o3等，且靶材可以ii/iv/vi族元素掺杂，以改善层相容性与装置性能。在一实施例中，溅射工艺气体可包括，但不限于，比如n2，nh3，no2，no等的含氮气体和比如ar，ne，kr等的惰性气体。

在一些实施例中，该半导体设备可涉及用于形成高质量缓冲层和iii-v族层的设备和方法，所述高品质缓冲层和iii-v族层可用来形成可能的半导体组件，如射频组件、功率组件、或其它可能组件。

请参阅图5，本实施例还提出一种半导体设备300，该半导体设备300包括一传送腔体310，过渡腔体320，清洗腔体330，预热腔体340及多个生长腔体350。过渡腔体320，清洗腔体330，预热腔体340及多个生长腔体350分别设置在传送腔体310的侧壁上。

请参阅图5，在本实施例中，该传送腔体310包括基板装卸机械手臂311，可操作基板装卸机械手臂311以于过渡腔体320与生长腔体350之间传送基板。更具体地，基板装卸机械手臂311可具有适以同时将两基板从一个腔室传送至另一个腔室的双基板装卸叶片。基板可经由狭缝阀312在传送腔体310与双生长腔体350间传送。基板装卸机械手臂311的移动可由马达驱动系统(未示出)控制，而马达驱动系统可包括伺服电动机或步进电动机。

请参阅图5，在一些实施例中，该半导体设备还包括一制造界面313，在制造界面313内包括卡匣及基板装卸机械手臂(未示出)，卡匣含有需要进行处理的基板，基板装卸机械手臂可包含基板规划系统，以将卡匣内的基板装载至过渡腔体320内，具体地，将基板放置在载台的托盘上。制造界面313内的基板装卸机械手臂将基板送入过渡腔体320内，然后传送腔体310内的基板装卸机械手臂311将基板通过狭缝阀312送入传送腔体310内，然后将基板依次送入清洗腔体330，预热腔体340及生长腔体350内。当在基板的表面上形成薄膜后，基板装卸机械手臂311将该基板传送至过渡腔体320内，由制造界面313内的基板装卸机械手臂将该基板取出。

在本实用新型的一些实施例中，可通过控制器提供多腔室处理平台的适当控制。控制器可以是任何形式的通用数据处理系统之一，控制器能用于工业设定来控制各种子处理器和子控制器。通常，控制器包括中央处理单元(cpu)，cpu与存储器和在其他共用元件当中的输入/输出(i/o)电路通信。作为一实施例，控制器可执行或以其他方式初始化本文所述的任何方法/工艺的操作的一或更多个操作。执行和/或初始化这些操作的任何计算机程序代码可表现成电脑程序产品。本文所述的每个电脑程序产品可由计算机可读取媒介(例如软盘，光盘，dvd，硬盘驱动器，随机存取存储器等)运行。

本实施例还提出一种半导体设备的使用方法，包括：

s1：将所述基板放置在所述托盘上；

s2：进行抽真空处理，所述载台进行上升移动，以将所述基板运送至所述生长腔体内，以在所述基板上形成薄膜；

s3：进行破真空处理，所述载台与所述冷却板之间具有预设的间距。

请参阅图5，在步骤s1中，在制造界面313内包括卡匣及基板装卸机械手臂(图中未显示)，卡匣含有需要进行处理的基板，基板装卸机械手臂可包含基板规划系统，以将卡匣内的基板装载至过渡腔体320内，具体地，将基板放置在第一载台的托盘上。

请参阅图5，在步骤s2中，当基板放置在第一载台的托盘上后，对该过渡腔体320进行抽真空处理，例如先通过干泵将该过渡腔体320抽至1×10^-2pa，然后在使用涡轮高真空泵(turbomolecularpump)将该过渡腔体320抽至1×10^-4pa或小于1×10^-4pa，当该过渡腔体320以进入到真空状态后，控制杆324带动第一载台325及第二载台328沿着预设路径移动，例如控制杆324带动向上移动。然后传送腔体310内的基板装卸机械手臂311将基板从过渡腔体320传送至传送腔体310，然后该传送腔体310再将该基板依次传送至清洗腔体330，预热腔体340及生长腔体350，在生长腔体350内，可在基板的表面上形成三氧化二铝，氧化铪，氧化钛，氮化钛，氮化铝，氮化铝镓或氮化镓中的一种或多种。在本实施例中，基板可经由狭缝阀在制造界面313与过渡腔体320间传送，以及经由狭缝阀312在过渡腔体320及传送腔体310间传送。基板装卸机械手臂311的移动可由马达驱动系统(未示出)控制，马达驱动系统可包括伺服电动机或步进电动机。

请参阅图5，在步骤s3中，当基板完镀膜工作后，传送腔体310内的基板装卸机械手臂311将该基板传送至过渡腔体320内，具体地，将该基板放置在第二载台上，然后通过控制杆控制该载台沿着与预设路径相反的方向移动，例如控制杆控制该第二载台向下移动，使得该第二载台接触到冷却板，通过该冷却板对该第二载台及基板进行冷却，在进气破真空处理前，先控制第二载台离开冷却板至预设的距离，例如5-10mm，然后向该过渡腔体320内通入氮气或氩气，进行破真空处理，防止基板在冷却的同时，由于通入大量的氮气或氩气导致基板出现裂纹，然后通过制造界面内的基板装卸机械手臂将基板取出。

综上所述，本实用新型提出一种半导体设备，该半导体设备结构简单，通过该半导体设备获得的薄膜均匀性高。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。