半导体芯片的表面处理系统的制作方法_2

文档序号:10101020阅读:来源:国知局
25]需要强调的是,作业台可置于溅射靶材的上方,也可以倒置结构。倒置结构为等同方案,也应视为本实用新型的保护方案。
[0026]本实用新型具有以下优点:
[0027]1、能够在一次真空中依次完成半导体芯片双侧表面的物理清洁、化学刻蚀,表面改性、钝化膜镀制和介质膜镀制工艺,实现了无缝连接,克服了现有技术在步骤衔接时不断暴露在大气中,避免了每次工艺衔接过程中腔面被氧化和沾污,极大地提高了半导体激光器的输出功率和使用寿命;同时对真空系统的充分利用,减少了样品进出的操作,有效降低了生产成本,提高了生产效率;
[0028]2、样品架可以实现较大面积,可容纳高达300个激光芯片,实现了激光芯片表面处理过程的批量化生产,对推动整个激光芯片产业的发展意义重大。
[0029]3、真空系统利用冷栗去除高真空状态下腔室中的水分,降低芯片表面的水吸附,进而有效降低了腔面对红外光的吸收,有助提升芯片的输出功率;
[0030]4、腔面清洁过程中可根据需要进行物理清洁和化学刻蚀的多次循环,以保证腔面的氧化物和沾污的彻底清洁;
[0031]5、真空腔内的偏压单元可按工艺要求设置不同的偏压值,能有效保证膜层不受损伤的前提下增加膜层的致密性和附着力;
[0032]6、真空腔内要完成多次镀膜过程,真空腔内的加热装置和冷却装置使镀膜过程中可随时按照需求进行膜面改性的退火处理;
[0033]7、真空腔内样品架翻转装置的设计,可以使芯片在腔内实现样品双端面处理,实现一次真空中依次完成两个端面的处理过程;
[0034]8、磁控溅射制备钝化膜,拓宽了对钝化材料的选择性,能够适应不同基底材料的需要,有利于开发多样化产品;
[0035]9、本实用新型同样适用于其它半导体芯片(如LED芯片)的表面处理工艺。
【附图说明】
[0036]图1是本实用新型表面处理设备的示意图。
[0037]图2是图1中真空腔室内的结构示意图。
[0038]图3是本实用新型的主体结构示意图。
[0039]图4是图3所示结构增加升降机构的示意图。
[0040]图5是本实用新型中样品架的第一种实施例。
[0041]图6是本实用新型中样品架的第二种实施例。
[0042]图7、图8是本实用新型中样品架的第三种实施例。
[0043]图9是本实用新型中翻转执行机构与样品架配合连接的示意图(仰视图)。
[0044]附图标号说明:
[0045]1-真空工艺腔室;2_真空栗连接口 ;3_样品架的翻转执行机构;4_靶材;5_靶材底座旋转装置;6_作业台支撑装置;7_样品架的支撑机构;8_作业台;9_样品架;901、911-样品架的固定框;902、912_样品架的转动件(转动框);903、913_样品架的翻转轴;922-无固定边框转动件;10_观察窗;11_板阀;12_缓冲腔室,13- “套管”密封固定的位置;
[0046]14-工艺气体气路;15_辅助气体气路;16_辅助气体混合腔;17_辅助气体出气孔;18-工艺气体混合腔;19-靶材遮盖装置;20_样品架支撑装置的升降机构;21_工艺气体进气孔;22_工艺气体出气孔;23_样品架支撑装置卡爪;24_反光罩(以便将样品均匀加热);25_加热单元;26_温度检测单元。
【具体实施方式】
[0047]本实用新型的表面处理设备主要包括真空系统、作业台、溅射靶、样品架翻转装置、偏压单元、加热装置、进出料输运机械装置、真空缓冲腔以及工艺控制系统。
[0048]真空系统采用机械栗、分子栗和冷栗,所述分子栗和冷栗用于真空工艺腔体的真空控制,分子栗和冷栗通过真空管道和真空阀与真空工艺腔室的真空栗连接口相连接,高真空状态下启动冷栗,降低高真空状态下腔室中的水分,降低芯片表面的水吸附,进而降低表面对红外光的吸收,有效提升芯片的输出功率。
[0049]真空栗连接口可设在真空工艺腔室的侧壁、顶部或底部,依真空腔内工艺装置的布局和气流分布而设定;真空栗连接口可根据分子栗和冷栗的不同连接方式开设一个或两个。分子栗和冷栗可相互独立工作进行抽真空,分别位于真空工艺腔室的两个不同位置的真空栗连接口 ;也可串联后与真空工艺腔室的一个真空栗连接口相连,其连接顺序基本为分子栗-冷栗-真空工艺腔室,也可特殊为冷栗-分子栗-真空工艺腔室。
[0050]真空系统的组成部件均进行了防腐处理,以满足化学工艺气体的需要,防止化学刻蚀过程中腐蚀性气体对真空系统的损坏。
[0051]作业台位于真空工艺腔室内部,通过作业台支撑装置与真空工艺腔室的顶部相连,作业台可置于溅射靶材的上方,也可以倒置结构。
[0052]样品架可在水平方向360度旋转,也可以在垂直方向上升降,可根据要求调整样品架的高度,能够对膜厚,均匀性等处理效果进行调正。
[0053]样品架装载待处理的半导体材料。所述作业台支撑装置为中空结构,其横截面形状可为圆形、正方形、长方形或三角形等。
[0054]作业台内部装有加热装置、冷却装置和温度反馈装置,按照各不同工艺过程所规定的温度来调控样品温度。加热装置可采用但不局限于电加热或红外灯加热等方式,在每一层薄膜镀制后,均可按工艺选择是否进行退火处理和退火的条件,在真空工艺腔室内可选择性地在完成钝化膜镀制后或多层介质膜镀制后进行退火处理。
[0055]偏压单元经由所述作业台支撑装置内部接入样品架。在样品表面进行物理清洁、化学刻蚀和镀制介质膜的工艺过程中启动偏压单元,按工艺要求设置不同的偏压值,以控制膜层的致密性等。
[0056]作业台支撑装置与样品架支撑装置的环形空间装有样品加热单元、温度检测反馈单元、偏压单元、冷却装置等的控制信号传输。
[0057]样品架翻转装置与样品架相连接,在芯片一端的表面完成物理清洁、化学刻蚀、钝化膜镀制和介质膜镀制后,将样品进行翻转,对另一端表面进行表面处理过程;
[0058]样品翻转方式可以视腔体设计的具体情况,可以有至少以下三个具体方案:方案一、样品架通过样品架支撑装置的升降机构下移,样品架翻转机构水平方向伸长与样品架连接固定,样品架支撑装置与样品架脱离上升一定高度,待翻转驱动机构将样品架翻转后,样品架支撑装置下降与样品架连接,翻转驱动机构与样品架脱离后缩回,样品架上升至所要求的位置进行后续工艺见图5 ;方案二,通过样品翻转驱动机构将样品架中间的局部样品进行翻转见图6 ;方案三,样品架可以用翻转机构的水平方向的伸缩移出到较大的空间来实现翻转,然后再放回,与样品架支撑装置连接,参见图7-图9。
[0059]靶材的底座设有旋转装置,可以放置多个靶材,溅射靶可按照工艺需求和靶材的使用情况进行旋转切换或混合多靶材溅射。
[0060]该设备的具体使用方法:
[0061]1)确保连接真空工艺腔1和缓冲腔12之间的板阀11处于关闭状态;
[0062]2)把待处理的半导体器件,如激光芯片放置于样品架9内;
[0063]3)把样品架9放入缓冲室内的样品输送架上,对缓冲腔抽真空至10 5?7Torr ;
[0064]4)打开板阀,把样品架9送入真空工艺腔并固定在作业台8上;
[0065]5)关闭板阀11 ;
[0066]6)开启工艺流程菜单,开始工艺流程(菜单允许合成清洁,刻蚀,钝化、镀膜,退火等各类工艺过程。也允许加载各类气体,如Ar,H2, N2,02,刻蚀气体等,对处理的气压和处理电源功率,时间等可以程控);<
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