用于芯片退火的退火装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种用于芯片退火的退火装置。


背景技术：

2.砷化镓(gaas)化合物半导体芯片在进行完外延与薄膜工艺后须进行高温退火工艺，以去除热应力残留，让薄膜与薄膜层间紧密融合以避免薄膜层剥离。砷化镓芯片的退火工艺目前多采用快速退火炉加热方式，进行砷化镓芯片的热退火与薄膜层合晶。快速退火炉加热方式是以一个高导热材质的精密陶瓷材质制作成承载盘，上面放置砷化镓芯片，再放置于加热腔室内，抽真空后进行加温。此方式可以达成快速且无氧气的环境下对砷化镓芯片进行加热退火去除热应力，生产出的砷化镓芯片的质量高，并让砷化镓芯片上的薄膜层受到氧化损伤的比例降到最低。
3.在对外延层与薄膜层进行加热或冷却的过程中，由于受到热涨冷缩产生的拉力影响，会使得砷化镓芯片的整体发生不规则的翘曲。因此，在退火工艺的升温加热过程中，由于砷化镓芯片的翘曲特性，要直到加热腔达到均温时，砷化镓芯片才会缓缓软化变平整。在砷化镓芯片由翘曲到变平整的这段时间中，砷化镓芯片由于受热时间与受热速度不均匀，会产生退火后电性异常的形况，影响生产良率。
4.此外，砷化镓芯片本身是透明的并不吸热，来自上方与下方的加热灯或加热器传来的热辐射先被承载盘吸收，再传导给被承载盘托住的砷化镓芯片。在此过程中，翘曲的砷化镓芯片与承载盘接触的点会先被加热，而后承载盘芯片逐渐软化变平后才会整片都受到加热，但是，此时砷化镓芯片最早接触承载盘的接触点已经有加热过度的现象了，因此砷化镓芯片局部区域会发生电性异常。
5.由上述背景可知，对于本领域技术人员而言，开发出一种能改善砷化镓化合物半导体芯片翘曲的治具，来改善与提高砷化镓化合物半导体芯片的良率，已然成为当务之急。
6.因此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于芯片退火的退火装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型提供的一种用于芯片退火的退火装置，包括承载盘、压板以及若干个凸体结构。
8.承载盘包括芯片放置槽，芯片放置槽用于容纳芯片。压板包括侧壁、相对的第一表面和第二表面，侧壁的两端分别连接第一表面和第二表面。若干个凸体结构设置于压板的第一表面上，且紧邻压板的侧壁。
9.在一实施例中，所述压板的形状呈圆型。
10.在一实施例中，所述若干个凸体结构是沿着圆型压板的圆周方向均匀分布。
11.在一实施例中，所述压板的尺寸与所述芯片放置槽的尺寸相匹配。
12.在一实施例中，所述凸体结构与所述侧壁之间的距离范围为0～25mm。
13.在一实施例中，所述压板的尺寸与所述承载盘的尺寸相匹配。
14.在一实施例中，所述凸体结构与所述侧壁之间的距离范围为15～50mm。
15.在一实施例中，所述凸体结构的厚度与所述压板的厚度的比值范围为1:1～2:1。
16.在一实施例中，所述芯片为砷化镓芯片，所述压板是由碳化硅或氮化铝材料制成。
17.在一实施例中，所述退火装置还包括第一加热灯和第二加热灯，所述第一加热灯位于所述压板的第二表面一侧，所述第二加热灯位于所述承载盘的远离第一表面的一侧，所述第一加热灯和所述第二加热灯用于对芯片进行加热。
18.基于上述，本实用新型一实施例提供的一种用于芯片退火的退火装置，通过在芯片上方增加表面设有凸体结构的压板之设置，使得芯片在被加热前就因受到压板的重量作用而被压平，改善因为芯片翘曲与变形造成的加热不均，提升产品良率；并且来自于上方加热灯的辐射热也可以通过做为吸热体的压板对芯片上方进行加热，实现芯片加热均匀的目标，进而改善因为芯片翘曲与变形造成的加热不均。此外，本实用新型是利用退火装置中较小的零件改动来提高芯片的生产良率，无需对整个退火设备进行大改动，成本较低。
19.本实用新型的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书等内容中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
21.图1是本实用新型一实施例的退火装置的结构示意图；
22.图2是压板的结构示意图。
23.附图标记：
24.10-退火装置；12-承载盘；122-芯片放置槽；14-芯片；16-压板；161-第一表面；162-第二表面；164-侧壁；18-凸体结构；21-第一加热灯；22-第二加热灯。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本实用新型不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或组件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，皆为“至少包含”的意思。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
29.请参阅图1和图2，图1是本实用新型一实施例的退火装置10的结构示意图，图2是压板16的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本实用新型的一实施例提供一种用于芯片14退火的退火装置10。如图中所示，退火装置10包括承载盘12、压板16以及若干个凸体结构18。
30.承载盘12包括芯片放置槽122，芯片放置槽122是用于容纳芯片14。承载盘12可以是由耐高温导热材料制成。可选地，耐高温导热材料为硬质材料，例如碳化硅或是氮化铝烧结材料等。可选地，芯片放置槽122的尺寸与直径为4寸或6寸的芯片14相匹配。
31.压板16包括侧壁164、相对的第一表面161和第二表面162，第一表面161朝向承载盘12。在本实施例中，第一表面161为下表面，第二表面162为上表面。侧壁164的两端分别连接第一表面161和第二表面162，也就是压板16的上表面和下表面是通过侧壁164连接起来的。压板16用于对芯片14施加自身重力，以压平芯片14。
32.若干个凸体结构18设置于压板16的第一表面161上且紧邻压板16的侧壁164。通过在压板16的四周边缘处设置的凸体结构18，既可以让芯片14在被加热前就因受到压板16的重量作用而被压平，改善因为芯片14翘曲与变形造成的加热不均，提升产品良率；还可以托高压板16，避免压板16与芯片14直接接触(仅是凸体结构18接触芯片14)，也就避免压板16触碰到芯片14的薄膜层，从而对薄膜层造成较大损伤。进一步说明的是，芯片14的四周边缘通常为无效区，例如说：芯片14是由晶圆沿着切割道切割得到的单颗芯粒，因此芯片14的边缘处为切割道，切割道处通常是仅包括衬底的，其余部分(有效区)则会包括外延层、金属层、绝缘层等薄膜层结构。因此，在将凸体结构18设于压板16的四周边缘处之后，凸体结构18可以避免接触到芯片14的有效区域，避免凸体结构18对芯片14造成损伤，例如对芯片14的薄膜层(绝缘层、焊盘等)造成损伤。
33.较佳地，压板16的形状是呈圆型，若干个凸体结构18是沿着圆型压板16的圆周方向均匀分布。在本实施例中，凸体结构18的数量是4个，且是沿着圆周方向均匀分布在压板16的边缘处，以使得芯片14受力更为均匀，被压得更为扁平。
34.在本实施例中，压板16的尺寸与芯片放置槽122的尺寸相匹配，芯片14通常为圆片，芯片放置槽122则为圆槽状，压板16则呈圆型。凸体结构18与侧壁164之间的距离为0，即凸体结构18连接侧壁164，以使得芯片14受力更为均匀，被压得更为扁平。可选地，凸体结构18与侧壁164之间的距离范围为0～25mm。
35.不过本案不限于此。在其他实施例中，压板16的尺寸可以是与承载盘12的尺寸相匹配，也就是说，压板16的尺寸可以是大于芯片放置槽122的尺寸，例如说压板16可以是整面覆盖住承载盘12。如此一来，在保证压板16厚度不变的基础上，横向增大了压板16的尺寸，增加压板16的重量，可以更好地压平芯片14，并且还可保护内部芯片14，避免外界环境对芯片14造成损伤。此时的凸体结构18与侧壁164之间的距离应满足以下条件：凸体结构18可以伸入至芯片放置槽122，以接触芯片14。可选地，凸体结构18与侧壁164之间的距离范围为15～50mm。
36.在一实施例中，凸体结构18的厚度与压板16的厚度的比值范围为1:1～2:1，以保证凸体结构18具有足够的结构强度，可以支撑住上方的压板16。
37.在一实施例中，退火装置10还可以包括第一加热灯21和第二加热灯22。第一加热灯21和第二加热灯22用于对芯片14进行加热。第一加热灯21位于压板16的第二表面162一侧，第二加热灯22位于承载盘12的远离第一表面161的一侧。也就是说，自第一加热灯21到第二加热灯22的方向起(自上到下的方向)，依序为第一加热灯21、压板16、芯片14、承载盘12以及第二加热灯22。进一步说明，来自于上方第一加热灯21的辐射热可以通过做为吸热体的压板16对芯片14上方进行加热，实现芯片14加热均匀的目标，进而改善因为芯片14翘曲与变形造成的加热不均。其中，压板16是由碳化硅或氮化铝材料制成，以使得压板16可以做为吸热体，芯片14可以为砷化镓芯片14。第一加热灯21和第二加热灯22可以是石英加热灯。
38.综上所述，本实用新型一实施例提供的一种用于芯片14退火的退火装置10，通过在芯片14上方增加表面设有凸体结构18的压板16之设置，使得芯片14在被加热前就因受到压板16的重量作用而被压平，改善因为芯片14翘曲与变形造成的加热不均，提升产品良率；并且来自于上方加热灯的辐射热也可以通过做为吸热体的压板16对芯片14上方进行加热，实现芯片14加热均匀的目标，进而改善因为芯片14翘曲与变形造成的加热不均。此外，本实用新型是利用退火装置10中较小的零件改动来提高芯片14的生产良率，无需对整个退火设备进行大改动，成本较低。
39.本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本实用新型的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
40.另外，上述中“～”的取值范围包括两个端点值的本身，都属于本实用新型的保护范围内。尽管本文中较多的使用了诸如承载盘12、芯片放置槽122、芯片14、压板16等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当
理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。