一种用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置的制作方法

1.本实用新型总地涉及半导体领域，更具体地涉及一种用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置。


背景技术：

2.在半导体集成电路制造的湿法刻蚀、湿法清洗等湿法工艺中，一般会将装有多枚晶圆的晶舟(cassette)浸没在化学试剂中，对晶圆进行刻蚀或清洗。
3.对于应用金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)超薄片工艺的超薄片晶圆来说，在使用晶舟进行湿法刻蚀或清洗的过程中，由于流量和浮力的作用会导致晶圆在晶舟中上下晃动，由于晶圆边缘锋利，极其容易在晶圆槽侧壁上生成毛刺，毛刺又会反过来导致晶圆位置差异而形成倒片、贴片。


技术实现要素：

4.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.本实用新型实施例一方面提供了一种用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括：
6.第一主框架和第二主框架，所述第一主框架和所述第二主框架相对设置；
7.多个支架，所述支架的两端分别连接所述第一主框架和所述第二主框架，多个所述支架之间相互平行；
8.设置在每个所述支架上的多个分隔部，相邻两个所述分隔部之间形成用于放置晶圆的晶圆槽，其中，所述分隔部在平行于所述支架的方向上的宽度自下而上先增大、后减小。
9.在一些实施例中，所述分隔部的高度为16mm-18mm。
10.在一些实施例中，多个所述分隔部等间距地设置在所述支架上。
11.在一些实施例中，相邻两个所述分隔部之间的间距为2.5mm-3.5mm。
12.在一些实施例中，所述分隔部在平行于所述支架的方向上的截面为六边形，所述分隔部的顶部平行于所述支架。
13.在一些实施例中，所述分隔部的最宽处位于所述分隔部的中上部。
14.在一些实施例中，所述分隔部与所述支架机械耦合连接。
15.在一些实施例中，所述支架包括第一组支架、第二组支架和第三组支架，所述第二组支架设置在所述第一组支架和所述第三组支架之间，每组支架包括在同一高度上对称设置的两个支架，其中，所述第一组支架的间距小于所述第二组支架的间距和所述第三组支
架的间距。
16.本实用新型实施例的用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置将分隔部设置为中间宽、上下窄的形状，能够减小晶圆在分隔部侧壁形成毛刺而引发倒片、贴片问题的概率，减小放置晶圆时晶圆与分隔部接触的概率，以及避免晶圆在晶圆槽中晃动。
附图说明
17.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
18.图1是超薄片晶圆使晶圆承载装置产生毛刺的示意图；
19.图2是本实用新型一个实施例的晶圆承载装置的示意图；
20.图3是本实用新型一个实施例的支架和分隔部的示意图；
21.图4是本实用新型一个实施例的分隔部的尺寸的示意图。
具体实施方式
22.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
23.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
24.应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
25.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
26.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
27.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的优选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
28.应用mosfet超薄片工艺的超薄片晶圆的厚度远小于普通晶圆。普通晶圆的厚度在700微米左右，而超薄片晶圆的厚度在200微米以下，甚至可以低至100微米以下，使得超薄片晶圆具有相当锋利的边缘。参见图1，在实际生产中，当通过晶舟(cassette)承载超薄片晶圆进行湿法刻蚀清洗时，液体流动和浮力的作用会导致超薄片晶圆在晶舟内上下晃动，其锋利的边缘极其容易在晶圆槽侧壁上生成毛刺，毛刺又会反过来导致晶圆位置差异而形成倒片或贴片。
29.针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置，将分隔部设置为中间宽、上下窄的形状，使得晶圆在晶圆承载装置中上下运动时不会在分隔部侧壁形成毛刺，能够减小毛刺引发倒片、贴片问题的概率；晶圆槽顶部较大的开口能够减小放置晶圆时晶圆与分隔部接触的可能性，从而避免划伤晶圆；晶圆槽中部较窄，又能够避免晶圆在晶圆槽中晃动。
30.下面结合附图，对本实用新型实施例的用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
31.参见图2，本实用新型实施例的用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置包括：第一主框架201和第二主框架202，第一主框架201和第二主框架202相对设置；多个支架203，每个支架203的两端分别连接第一主框架201和第二主框架202，多个支架203之间相互平行；设置在每个支架203上的多个分隔部204，相邻两个分隔部204之间形成用于放置晶圆的晶圆槽，其中，分隔部204在平行于支架203的方向上的宽度自下而上先增大、后减小，即分隔部204的顶部和底部的宽度小于中间部分的宽度。
32.本实用新型实施例的晶圆承载装置用于湿法刻蚀、湿法清洗等超薄片晶圆湿法工艺，并且具体可以用于应用mosfet超薄片工艺的超薄片晶圆。本实用新型实施例将分隔部204设置为中间宽、上下窄的结构，即相邻两个分隔部204中间形成的晶圆槽在平行于支架203的方向上的宽度自下而上先减小、后增大。由于分隔部204的底部向分隔部204内侧倾斜，使得晶圆与分隔部204的侧壁下部形成夹角，因此晶圆在晶圆承载装置中上下运动时不会在分隔部204的侧壁形成毛刺，能够减小毛刺引发倒片、贴片问题的概率。晶圆槽顶部较大的开口能够减小放置晶圆时晶圆与分隔部204接触的可能性，从而避免划伤晶圆。由于晶圆槽中部较窄，又能够避免由于晶圆槽顶部和底部较宽而导致晶圆在晶圆槽中晃动。
33.示例性地，第一主框架201和第二主框架202相互平行，二者的形状可以相同，也可以不完全相同。多个支架203平行地设置在第一主框架201和第二主框架202之间，两端分别连接第一主框架201和第二主框架202，并且与第一主框架201和第二主框架202的表面垂
直，由第一主框架201和第二主框架202起到固定支架203的作用。除了支架203以外，第一主框架201和第二主框架202之间还可以连接有其他的连接件，以增加晶圆承载装置的稳固性。第一主框架201和第二主框架202上还可以设置有挂钩、提手等结构，便于在执行湿法工艺时提拉晶圆承载装置。支架203可以固定或可拆卸地设置在第一主框架201和第二主框架202之间。支架203的两端可以分别与第一主框架201、第二主框架202机械耦合连接，或者，支架203与第一主框架201、第二主框架202也可以一体成型，本实用新型实施例对此不做限制。
34.在一些实施例中，如图2所示，晶圆承载装置具体包括第一组支架、第二组支架和第三组支架，第二组支架设置在第一组支架和第三组支架之间，即第一组支架设置在晶圆承载装置的底部，第二组支架设置在晶圆承载装置的中部，第三组支架设置在晶圆承载装置上部。其中，每组支架包括在同一高度上对称设置的两个支架203，第一组支架的间距小于所述第二组支架的间距和第三组支架的间距，当将晶圆放置到晶圆承载装置中时，第一组直接对晶圆底部起到承托作用，第二组支架和第三组支架对晶圆起到水平方向上的限位作用。每个支架203上的分隔部204均指向晶圆承载装置内侧，同一高度上的两个支架203的分隔部204对称设置。示例性地，第一组支架203上的分隔部204可以倾斜向上设置，从而更好地固定晶圆；第二组和第三组支架203上的分隔部204可以水平设置。
35.分隔部204对晶圆起到的是前后方向上的限位作用。具体地，每相邻两个分隔部204之间形成用于放置晶圆的晶圆槽，多个支架203上分隔部204的数目和位置相同，使得多个支架203上的对应位置的晶圆槽共同起到限制晶圆位置的作用。本实用新型实施例优化了分隔部204的结构，将其设置为中间宽、上下窄的形状，一方面减少晶圆上下运动时在分隔部204底部产生毛刺的可能性，另一方面具有便于放置晶圆以及限制晶圆在晶圆槽中摆动的效果。
36.其中，在中间宽、上下窄的前提下分隔部204的具体形状可以有多种。在一些实施例中，如图3所示，分隔部204在平行于支架203的方向上的截面为六边形，该分隔部204的顶部平坦，连接顶部的侧壁向晶圆槽的方向倾斜向下延伸，连接底部的侧壁向晶圆槽的方向倾斜向上延伸。当然，图3的分隔部204仅作为示例，分隔部204的截面还可以具有其他形状，例如椭圆形、八边形等。
37.在一些实施例中，分隔部204的最宽点位于分隔部204的中上部，即分隔部204的最宽点与分隔部204顶部的之间距离小于分隔部204的最宽点与分隔部204底部之间的距离。将分隔部204的最宽点设置在其中上部能够有效限制晶圆晃动。示例性地，分隔部204的最宽点可以位于其高度的约三分之二位置处。
38.在一些实施例中，分隔部的高度为16mm-18mm，与16mm以下高度(例如12mm)的分隔部相比，将分隔部的高度设置在该高度范围内能够有效限制晶圆晃动，避免发生倒片、贴片等问题。在一个示例中，如图4所示，分隔部的高度可以设置为17mm。
39.在执行湿法工艺的过程中，当从湿法刻蚀槽或清洗槽中提拉出晶圆承载装置时，化学试剂容易累积在分隔部204底部，从而在分隔部204与晶圆的接触点附近形成水痕缺陷。为了解决改该问题，本实用新型实施例将相邻两个分隔部204之间的最小距离设置为2.5mm-3.5mm。与2mm左右的间距相比，本实用新型实施例增加了分隔部204之间的间距，采用较宽的间距能够减小水滴效应形成水痕缺陷的可能性。在一个示例中，如图4所示，分隔
部的间距可以设置为3mm。
40.在一些实施例中，分隔部204与支架203机械耦合连接，以降低加工难度，并且便于更换分隔部204。机械耦合连接的方式包括但不限于通过螺纹连接、插接等。分隔部204与支架203也可以采用任何其他技术上可行的方式相互连接。或者，为了提高稳固性，分隔部204和支架203也可以一体成型。
41.在一些实施例中，晶圆承载装置的材料可以采用聚四氟乙烯(ptfe)，即特氟龙。当在化学试剂中对晶圆承载装置中的晶圆进行刻蚀或清洗时，需要将晶圆承载装置连同晶圆一起置于化学试剂中，聚四氟乙烯具有耐高温、耐受强酸强碱等强腐蚀性溶液的特定，尤其适合超薄片晶圆湿法工艺的使用环境。
42.基于以上描述，本实用新型实施例的用于超薄片晶圆湿法工艺的晶圆承载装置将分隔部设置为中间宽、上下窄的形状，使得晶圆在晶圆承载装置中上下运动时不会在分隔部侧壁形成毛刺，能够减小毛刺引发倒片、贴片问题的概率；晶圆槽顶部较大的开口能够减小放置晶圆时晶圆与分隔部接触的可能性，从而避免划伤晶圆；晶圆槽中部较窄又能够避免晶圆在晶圆槽中晃动。经测试，本实用新型实施例的承载装置能够将破片率由1.49％下降至0.3％，保证薄片的量产推广。
43.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
44.类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
45.本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
46.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
47.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第
一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的本领域技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。