陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法技术

本申请公开了一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段之间设置第二间隙，设置间隙的宽度可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。将氧化铝粉、氧化锆粉和氧化硅粉按照一定比例通过乙醇为介质球磨后，喷涂在所述连接孔和所述引出电极的连接位置，通过烘干将乙醇挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800

【技术实现步骤摘要】
陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法


[0001]本申请涉及半导体制造设备
，具体涉及一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法。

技术介绍

[0002]化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)设备是半导体芯片制作的关键设备，CVD设备的核心问题是如何保证材料生长的均匀性和重复性，芯片加热盘作为CVD设备中一个部件，其内含的电极和加热结构的制备方法会影响加热盘温度的均匀性，进而影响芯片生长过程中的均匀性和重复性。
[0003]CVD作为半导体芯片制作过程的关键设备，一直以来，CVD的核心技术基本被欧美国家所垄断，而CVD核心技术的关键问题是保证材料生长的均匀性和重复性，而各个厂家的CVD最核心的区别是在反应室结构，而芯片加热盘作为其中的一个重要机构，使硅片能够被均匀的加热到某一温度且能使气体电离后形成的等离子体均匀的沉积在硅片上，为了实现该功能，加热盘内预埋有一个射频电极和加热部件，射频电极与CVD设备的电极板形成一个类似电容的功能使气体形成等离子体，而为了将外部电源通入电极和加热部件，则需要将射频电极和加热部件分别与外部的电极杆焊接在一起。
[0004]现有的芯片加热盘基本上为陶瓷加热盘，所述陶瓷加热盘一般包括连接在一起的加热盘体和陶瓷管。所述加热盘体内设置有射频电极和加热部件，为了使射频电极和加热部件能正常工作，一般会在所述加热盘体上形成多个连接孔，以漏出射频电极和加热部件的连接两极，并通过引出电极(一般是镍棒)穿过所述连接孔分别与所述射频电极和加热部件的连接两极连接。在该技术的发展过程中，为了使得不同材料的引出电极和射频电极及加热部件连接更加紧密和避免引出电极对射频电极和加热部件造成损伤，一般都会在射频电极和加热部件的连接设置有接头，如射频电极的接头，加热部件的两极接头，该接头结构形状多种多样，如柱体等。如现有的一种陶瓷加热盘，单纯靠螺纹连接，使引入电极的端部与接头抵触，并不能很好的固定引出电极，容易造成引出电极与接头之间接触不稳定的现象。
[0005]当射频电极和加热部件分别与外部的电极杆焊接时，由于加热盘制备需要1700
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1900度高温，因此需要用到耐高温且与氮化铝陶瓷热膨胀系数较接近的钨或者钼材料，而二者热膨胀系数与电极杆材料镍有较大的差异，因此二者要焊接在一起则需要考虑两者的热膨胀差异，通过设计来保证焊接过程不会因为镍膨胀而使钨钼与镍的连接位置处的陶瓷因为膨胀而开裂，因此如何将二者焊接在一起对加热盘的制备来说起决定性作用，如若焊接不好，则将导致制备好的加热盘无法使用而造成严重损失。
[0006]对比文件JP2012216786A公开的半导体制造装置用部件，包括：具有晶片载置面的陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体内部的电极；作为所述电极的一部分的、从与所述陶瓷基体的所述晶片载置面相反侧的面露出的电极露出部；用于向所述电极供电的供电部件；和介于所述陶瓷基体和所述供电部件之间、与所述供电部件和所述陶瓷基体接合的同时将所述供
电部件和所述电极露出部电连接的接合层，所述接合层采用作为接合材料的AuGe系合金、AuSn系合金、或AuSi系合金形成，对于所述陶瓷基体和所述供电部件，从所述供电部件的热膨胀系数减去所述陶瓷基体的热膨胀系数后的热膨胀系数差D选择满足如下范围：
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2.2≤D≤6，其单位是ppm/K，200℃下接合强度为3.5MPa以上。
[0007]该技术最大的局限性是，由于选择的陶瓷基体为以由Al2O3、 AlN、MgO、Y2O3和SiC组成的群中选出的1种为主成分的部件，供电部件为从Ti、Cu、Ni、Mo、CuW，W和它们的合金以及FeNiCo系合金组成的群中选出的一种，这些材料会造成热膨胀系数差比较大。
[0008]所以对比文件强调陶瓷基体和所述供电部件选择所述热膨胀系数差D必须满足如下范围：
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1.5≤D≤6其单位是ppm/K，上述范围的膨胀系数相差太大，需要预留的膨胀间隙就会很大，使得电极杆在不停的插拔或者不合适的插拔力的情况下容易受损坏，同时间隙增加会增加所使用的填料用量，提高成本。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本申请提供了一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及连接方法。
[0010]本申请的一个实施例提供一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括：接头，设置于加热盘体内；连接孔，设置于所述加热盘体上，对应所述接头，所述连接孔包括光孔和预固定孔；引出电极，包括光孔段和预固定段，所述预固定段与所述预固定孔连接，所述光孔段位于所述光孔内，所述光孔段的外侧与所述光孔的内壁之间形成第一间隙，所述光孔段的端部通过第一焊接层连接所述接头。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述引出电极包括电极管段和电极杆段；所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段的全部长度；所述电极杆段的一端伸入所述内孔，所述电极杆段的外侧与所述内孔的内壁之间形成第二间隙，所述电极杆段的一端部与所述内孔的底端通过第二焊接层连接。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述第一间隙的宽度为0.1
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3mm，所述第二间隙的宽度为0.1
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3mm。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述引出电极包括电极管段和电极杆段；所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段的全部长度；所述电极管段的远离所述光孔段的端部与所述电极杆段的一端部通过第三焊接层连接。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述电极杆段的端部形成有连接条，所述连接条插入所述内孔。
[0015]本申请的一个实施例提供一种陶瓷加热盘引出电极连接方法，包括步骤：
[0016]在加热盘体上形成连接孔漏出接头，所述连接孔包括光孔和预固定孔；将引出电极的一端形成光孔段和预固定段；在所述连接孔内的接头表面放置第一焊料，将所述预固定段拧入所述预固定孔，所述光孔段的外侧与所述光孔内壁之间形成第一间隙；将所述光孔段的端部与接头焊接形成第一焊接层。
[0017]根据本申请的一些实施例，陶瓷加热盘引出电极连接方法还包括：将所述引出电
极形成电极管段和电极杆段，所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段；在所述内孔的底端放置第二焊料，所述电极杆段的一端伸入所述内孔，所述电极杆段的外侧与所述内孔的内壁之间形成第二间隙；将所述电极杆段的一端与所述内孔的底端焊接形成第二焊接层。
[0018]根据本申请的一些实施例，所述陶瓷加热盘引出电极连接方法还包括：将所述引出电极形成电极管段和电极杆段，所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，其特征在于，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段之间设置第二间隙。2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段包括光孔段和预固定段，所述预固定段的直径大于所述光孔段的直径，所述的光孔段位于所述预固定孔段的上方和/或下方。3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段与所述接头形成第一焊接层，所述电极杆段与所述电极管段底部形成第二焊接层。4.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述焊接层为金、金镍合金、银铜镍合金和可伐合金中的一种，所述电极杆段和电极管段均采用金属纯镍，所述陶瓷基体采用氮化铝。5.一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，其特征在于，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段设置有内孔，所述电极杆段端部设置有凸起，所述凸起与所述内孔形成凸凹插接结构。6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述凸凹插接结构的内孔为封闭空腔。7.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段的所述内孔之间设置第二间隙。8.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段包括光孔段和预固定段，所述预固定段的直径大于所述光孔段的直径。9.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段与所述接头形成第一焊接层。10.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，根据设计需要，沿所述电极杆段的长度方向上的预定位置，围绕所述电极杆段设置第三焊接层。11.根据权利要求10所述的连接结构，其特征在于，所述插接结构的所述电极管段和所述电极杆段的接触面设置有所述的第三焊接层。12.根据权利要求10或11所述的连接结构，其特征在于，所述焊接层为金、金镍合金、银铜镍合金和可伐合金中的一种。13.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极杆段和电极管段均采用金属纯镍，所述陶瓷基体采用氮化铝。14.根据权利要求1所述陶瓷加热盘引出电极连接结构，其特征在于，所述第一间隙的宽度为0.1
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3mm，所述第二间隙的宽度为0.1
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3mm。15.根据权利要求5所述陶瓷加热盘引出电极连接结构，其特征在于，所述电极杆段的端部形成有连接条，所述连接条插入所述内孔。16.根据权利要求1
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15任一项所述的连接结构，其特征在于，所述基体与引出电极膨胀系数差为8.6～14ppm/K。17.根据权利要求1
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15任一项所述的连接结构，其特征在于，在所述连接孔和所述引出电极的交界面上喷涂空隙为30％～60％的陶瓷复合粉涂层。18.根据权利要求17所述的连接结构，其特征在于，所述陶瓷复合粉主要成分为氧化
铝、氧化锆、氧化钙、氧化硅、氧化钡、氧化锂和氧化硼中的两种或者两种以上，所述氧化铝和所述氧化锆的粒径为0.1～2um，氧化铝和氧化锆的质量比为0.25～4，其他氧化物质量小于总质量的50％。19....

【专利技术属性】
技术研发人员：何琪娜，施建中，刘先兵，
申请(专利权)人：苏州珂玛材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：