[发明专利]具有内圆角半径接头的设备

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2006年6月2日提交的美国临时申请第60/810,461号的优先权。

技术领域

本发明涉及用来固定半导体晶片的设备，其中所述设备的组成部件用接头 固定，所述接头包括具有内圆角半径(fillet radius)的凸缘。更具体来说，本发明 涉及一种用来固定半导体晶片的设备，所述设备的组成部件用具有以下特点的 接头固定，所述接头包括具有内圆角半径的凸缘，可以耐受半导体晶片处理的 严酷条件。

背景技术

半导体晶片的处理包括严酷的条件，例如接触腐蚀性化学物质、经历超过 1000℃的高温和快速热循环(RTP)。这些条件可能会对晶片固定设备造成物理 损坏，例如使所述设备、特别是所述设备部件连接处(例如在其接头处)强度变 差。所述接头的强度变差通常会导致沿着连接线形成可观察到的裂纹，当所述 接头的组成部件互呈直角的时候尤其容易出现这种裂纹。

所述严酷的条件还会对设备造成表面损坏，使得颗粒物质从所述设备上剥 落下来，污染半导体晶片。从设备表面上剥落下来的颗粒造成的污染是很普遍 的，尤其是当所述设备上涂敷有与之构成材料不同的材料的时候(例如在石英制 设备上涂敷硅或碳化硅)特别普遍。这些涂层经常会在半导体处理的严酷条件下 发生裂纹或形成颗粒，从而破坏所述设备、污染晶片和处理室。在组成部件交 汇处的接头直角部分，在涂层中产生裂纹是特别普遍的。颗粒材料还会聚积在 所述设备接头的部件之间的空隙内，当所述接头包括大量部件的时候尤其容易 发生这种聚积。

如果在使用之后未对晶片固定设备进行适当清洁，颗粒可能会污染晶片。 在晶片处理过程中，晶片和晶片固定设备都开始被化学材料涂敷，例如二氧化 硅膜、氮化硅膜或多晶硅膜。这些材料难以从所述设备上除去。当所述设备包 括大量组成部件时，特别是在部件连接的位置，清洁难度变得更大。

半导体工业已经认识到碳化硅可以耐受半导体处理的严酷条件，相对于石 英之类的材料，碳化硅是极佳的用于晶片舟的材料。美国专利第6,811,040号揭 示了一种完全由单片的化学蒸气沉积的碳化硅组成的晶片固定设备。所述晶片 舟在处理过程中固定着半导体晶片的棒(rod)通过鸠尾形接头固定于端板。所述 设备不使用螺栓、夹具或螺母之类的其它固定件和部件来固定所述设备的部 件。可任选地在各接头上涂敷化学蒸气沉积的碳化硅，以防任何颗粒材料聚积 在所述接头部件之间的任意空隙内。

尽管美国专利第6,811,040号所描述的碳化硅设备是优于许多其它半导体 晶片固定设备的改进，但是鸠尾形设备在与棒长度相同平面内的稳定性或刚性 要小于在设备其它平面内的情况。在半导体处理过程中，除了接触腐蚀性化学 物质和经受高温以外，半导体晶片处理室内的严酷条件会造成晶片固定设备移 动或振动。当设备的温度在15-60分钟内温度从室温迅速升至高于1000℃的情况 下，在开始加热的时候经常会发生这种情况。所述晶片固定设备吸收能量，将 其以热量和振动之类的机械能的形式耗散。这种振动在设备最不稳定的平面内 增强。振动在鸠尾形部件和端面相接处造成剪切力。连续使用之后，鸠尾接头 可能会变松，导致棒从端板上脱离。除了振动以外，对晶片舟的人工操作也会 造成接头随时间变松。

晶片舟的另一个问题是对鸠尾结构进行机械加工是很困难的。碳化硅是坚 硬的陶瓷材料，这与用于半导体晶片设备的许多其它种类的陶瓷材料不同。即 使用金刚石工具进行机械加工也是很有难度的。由于鸠尾结构的锥形侧面，机 械加工尤为困难。

尽管已经有改进的半导体晶片固定设备，但是人们仍然需要满足以下特点 的半导体晶片固定设备：该设备的接头对半导体晶片处理的严酷条件具有改进 的耐受性，而且易于进行机械加工。

发明内容

在一个方面中，提供了一种设备，该设备包括多个棒，这些棒在相对的端 部用接头固定在对应的端板上，所述接头包括具有内圆角半径的凸缘。

在另一个方面中，所述设备包括多个棒，这些棒在相对的端部用接头固定 在对应的端板上，所述接头包括具有内圆角半径的凸缘，各棒端部具有凸榫， 所述凸榫通过椭圆形榫接口(port)插入各端板的内表面内，所述椭圆形榫接口具 有凸缘，该凸缘的周边具有所述内圆角半径，各凸榫在所述棒的各端部与棒的 肩部是连续的，各肩部具有平坦的表面，与具有内圆角半径的凸缘的顶面邻接， 以形成所述肩部的平坦表面与凸缘顶面之间的界面。