一种将两个硅部件（３２，３６）连接在一起的方法及该黏合起来的组件，该部件被组装于该组件中，以使该部件隔着一接缝（４０）相互对齐。从硅粉末得到的硅被等离子喷涂而横跨该接缝并形成一硅涂层（４４），其黏合至位于该接缝的两侧上的该硅部件，借以将该部件黏合在一起。被等离子喷涂的硅可密封一下部的旋压玻璃（ＳＯＧ）黏合层或作为主要黏合剂，在该例子中，穿通的榫眼是较佳的，使得两层硅层被等离子喷涂在榫眼的相反端上。一硅片塔（１０）或晶舟可以是最终的产品。可利用该方法将片段或侧片安排成圆圈状而形成一环（１２８）或一管。等离子喷涂硅可修补形成在硅部件（１６２）上的裂痕或碎片（１６０）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于连接硅部件的等离子喷涂
本专利技术涉及等离子喷涂。详言之，本专利技术有关于连接使用在半导体制造设备中的硅部件。
技术介绍
批次衬底处理持续被使用在制造半导体集成电路及类似的微形结构阵列上。在批处理中，许多硅片或其它种类的衬底一起被放在一处理室中的一硅片(wafer)支撑夹具上且同时被处理。目前，大多数的批处理包括在沉积氧化物或氮化物的平坦层时或将先前沉积的层退火时或将掺质植入到既有的层中时的延长曝露在高温下。虽然刚开始是使用水平安排的硅片舟(boat)，但现今垂直安排的硅片塔已被用作为该支撑固定装置，用来支撑许多一个叠在另一个上的硅片。在过去，硅片塔及硅片舟大多数是用石英制成或有时候在高温应用中是用碳化硅来制成。然而，石英及碳化硅在许多先进的应用中已被证明有所不足。先进的集成电路的一可被接受的成品率依赖在处理环境中的一非常低的微粒及金属污染水平。通常，石英塔在多个循环之后就会产生大量的微粒且必须被重新调整或被抛弃。又，许多处理需要在高于1000℃或甚至高于1250℃的高温中进行处理。虽然碳化硅在如此高温下仍可保持其强度，但石英在这样的高温下会下垂。然而，对于这两种材质而言，高温让杂质活化，从石英或碳化硅扩散至半导体硅片中。与碳化硅有关的一些问题已经通过利用化学气相沉积(CVD)将该烧结的SiC涂上一层薄的SiC表面涂层来解决，其将污染物密封在下的烧结碳化硅中。此方法(虽然其很昂贵)有其本身的问题。具有特征尺寸在0.13微米或以下的集成电路通常会失败，因为在硅片上会产生滑移缺陷(slipdefect)。一般认为滑移是在硅片被支撑在由具有热膨胀系数不同于硅的材质制成的硅片塔上时的最初的热处理期间发生的。许多这些问题已通过使用硅塔，特别是初生多晶硅(virgin polysilicon)-->制成的硅塔(如揭示于Boyle等人的美国专利第6,450,346号中者，该案通过此参照而被并于本文中)而被解决。示于图1中的硅塔10包括三个或更多个硅脚12，硅脚在其端部被结合至两个硅基座14。每一脚12都被切出有槽道用以形成向内突伸出的齿16，其向上倾斜几度且具有在靠近它们的内尖端处具有水平的支撑表面18。多片硅片22，只有一片被示出，以平行水平的方式沿着塔10的轴被支撑在该支撑表面18上。对于非常高温的处理而言，有四支脚12及支撑表面18被安排成在离中心的0.707硅片半径处的方形图案。一晶舟具有大致相同的结构，只是两基座被建构在一侧用以支撑该被水平地安排的晶舟。硅片在槽道的底部及在齿的尖部都被支撑成偏离垂直几度。如果脚12是由初生多晶硅加工而成的话则可获得绝佳的结果，初生多晶硅为用硅烷(SiH4)或氯硅烷(SiClH3，SiCl2H2，SiCl3H，或SiCl4)作为先驱物的化学气相沉积所形成的大块硅。初生多晶硅为形成为多公分的锭块的先驱物材料，其被用来供硅锭的Czochralski生长之用。其具有一极低水平的杂质。虽然初生多晶硅对于基座14而言是较佳的材质，但这么大尺寸的初生多晶硅并不是经常可获得的。Czochralski硅可被用来供基座14之用。其较高的杂质水平是较不重要的，因为基座14并不与硅片22接触。制造一硅塔或晶舟，特别是不用初生多晶硅，需要多个分离的步骤，其中一个步骤为将加工过的脚12与基座14相连接。如图2所示的，每一基座14上被形成有非圆形的未穿通的榫眼24与脚12的端部26相对应且比其稍大。Boyl e等人喜欢使用一旋压玻璃(SOG)其已用酒精或类此物将其弄薄。该SOG被施用到将被结合的两部件的接合区上。该部件被组装，然后在600℃或更高的温度下被退火用以将位于部件之间的接缝内的SOG玻璃化。SOG被广泛地使用在半导体工业中用来形成薄的层间介电层，使得其相对便宜且有相当高的纯度。SOG为被广泛地使用在半导体制造中用以制造形成硅酸盐玻璃层于集成电路上的化学物的一个总称。商业上的供应者包括AlliedSignal，Filmtronics of Butler，Pennsylvania，及Dow Corning。SOG先驱物包括一或多种含有硅及氧以及氢及其它构成物的化学物。此先驱物的一个例子为四乙氧基硅(TEOS)或其变异物或一有机硅烷，如硅氧烷或硅倍半氧烷。在此例子中，SOG不包含硼或磷是较佳的。含有硅及氧的化学物被溶解在一可蒸发的载体中，如酒精、甲基异丁基酮、或挥发性甲基硅氧烷掺合物。该SOG-->先驱物的作用如二氧化硅桥接剂一般，因为该先驱物化学地反应，特别是在高温下，用以形成一具有SiO2的近似组成的二氧化硅网状物。Boyle在2003年4月23日提申的美国临时申请案第60/465,021号中揭示了SOG连接方法的改良，该案内容通过此参照而被并于本文中。在此方法中，硅粉末被添加至液态SOG先驱物中用以形成泥浆。品醇被添加用以减慢固化时间。该粉末最好是具有一介于1至50微米之间的微粒大小且是从初生多晶硅制备的。该泥浆黏合剂在组装之前被施用到该接合点上且被硬化，与纯的SOG黏合剂类似形成二氧化硅/多晶硅矩阵，该多晶硅比例典型地为85％或更高。该改良的SOG/多晶硅黏合剂被认为是比纯的SOG黏合剂强且包含一低很多的二氧化硅比例，因而降低了污染问题。然而，一定数量的二氧化硅仍留着，因而只是降低并非是消除污染且该接合点有溶解在HF中的倾向。两个将被连接的硅部件被一间隙隔开，该间隙具有约50微米(2米尔)的厚度。该间隙的厚度代表脚12的端部26被嵌设到该榫眼24中时，脚12与基座14之间的一平均距离。该间隙厚度无法被轻易地进一步缩小，因为形成如此复杂的形状所需要的加工及因为必须要损失一些组装好的部件用以达到支撑表面与其它零件之间的精准对齐。一液态SOG先驱物或SOG/硅粉末混合物的涂层在两个部件12，14被组装之前被施加到至少一匹配表面上，使得该具有硅粉末的SOG先驱物会填入到图3中的间隙34中。在高于600℃下的硬化及玻璃化退火之后，该具有硅粉末的SOG先驱物改变为一具有硅酸盐玻璃的结构的固体，该硅酸盐玻璃结构为硅及氧原子及它们的化学键的三维网络，且非必要地形成较大比例的嵌埋的硅结晶的一矩阵。用此方法制造的硅塔及晶舟在多个应用中可提供绝佳的性能。然而，该被黏合的结构，特别是黏合材料，仍有可能被污染。在硅塔的使用或清洁期间所经历的极高的温度，有时超过1300℃，会让污染情况恶化。一可能的污染源为用来填充介于将被连接的部件之间的接合点的大量的SOG。典型地被使用在半导体制造中的硅氧烷SOG在约400℃下被硬化且得到的玻璃通常不会被曝露在高温氯中。然而，非常高的温度极有可能抽出在SOG中的污染物。该SOG/硅混合物可降低SOG的量但并无法消除它。某些集成电路制造设备要求定期在氢氟酸(HF)中清洁硅塔。然而，二氧化硅会被HF侵蚀使得用SOG黏合的塔在HF清洁之后会崩塌。-->硅塔必须要在约25微米的对准精度下被组装才能够在支撑硅片时摇动。在部件黏合完成之前需要使用到大型的机械式夹具来对准一被组装的塔的部件。一SOG黏合剂在保持对准上有两项制造上的难题。典型地，该旋压(spin-on)在室温下在一小时内即会部分地硬化。硬化时间可通过用酒精或类此物稀释市面上可购得的SOG先驱物来加以延长。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连接两硅部件的方法，其至少包含：将硅等离子喷涂横跨一将该两硅部件分隔开来的接缝，以在该两硅部件的相邻的表面区域上形成一涂层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-6-24 10/602,2991.一种连接两硅部件的方法，其至少包含：将硅等离子喷涂横跨一将该两硅部件分隔开来的接缝，以在该两硅部件的相邻的表面区域上形成一涂层。2.如申请专利范围第1项所述的方法，其中该部件在该等离子喷涂期间受到大气压力。3.如申请专利范围第1或2项所述的方法，其中该部件与该接缝相邻的部分被保持在一不高于500℃的温度。4.如申请专利范围第3项所述的方法，其中该温度不高于200℃。5.如申请专利范围第1至4项的任一项所述的方法，其中该等离子喷涂包括将硅粉末射入到一气体的等离子中。6.如申请专利范围第5项所述的方法，其中该粉末包含直径范围在15至45微米间的颗粒。7.如申请专利范围第5或6项所述的方法，其中该粉末包含初生(virgin)多晶硅颗粒。8.如中请专利范围第1项所述的方法，其中该两部件的主要表面在该接缝处彼此直交。9.如申请专利范围第8项所述的方法，其中一斜面被形成在该部件中的至少一者的与该接缝相邻处内。10.如申请专利范围第9项所述的方法，其中该部件中的另一者并没有与该接缝相邻的一斜面。11.如申请专利范围第1项所述的方法，其中一斜面被形成在该部件中的至少一者的与该接缝相邻处内。12.如申请专利范围第1项所述的方法，其中一孔穿过该部件中的第一部件，且该部件中的第二部件被设置在该孔内，及其中该等离子喷涂形成各自的硅层与位于该孔相反端上的该第一及第二部件接触。13.一种修理在一硅部件表面上的表面缺陷的方法，其至少包含等离子喷涂硅，用以覆盖该表面缺陷。14.如申请专利范围第13项所述的方法，其包括一用来机械性地扩大该表面缺陷的先期步骤。-->15.如申请专利范围第13或14项所述的方法，其包括一用来将该等离子喷涂的硅机械性地平滑化至与该表面齐平的后续步骤。16.一种硅结构，其至少包含：一第一硅部件；一第二硅部件，其被设置成沿着一接缝与该...
【专利技术属性】
技术研发人员：包义森E詹姆斯，德莱尼劳伦斯，
申请(专利权)人：统合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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