【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氮化铝装配件，其包括玻璃陶瓷接合部，所述氮化铝装配件主要用于半导体加工设备，诸如静电卡盘和加热器。具体地，本专利技术涉及基座与静电卡盘或加热器的粘结。
技术介绍
1、半导体加工技术，诸如蚀刻、化学气相沉积和离子注入，通常需要在密封室环境中将加工设备暴露于腐蚀性气体，诸如氟和氯。在此类工艺中，静电卡盘可以用于将半导体晶片固定并支撑在室内。室气体会腐蚀为静电卡盘的嵌入式电极供电的裸露金属引线。由接合到静电卡盘/加热器的圆柱形轴组成的基座可以用于从加工室安全地移除并运输静电卡盘和半导体晶片，同时在加工期间容纳并保护金属引线免受腐蚀。
2、以足以在半导体加工室中使用同时保留部件子组件的特性和性能的方式将这种基座接合至静电卡盘/加热器是一项具有挑战性的壮举。例如，us2013/0319762公开了含有稀土氧化物瞬时液相烧结添加剂的浆料的用途，所述浆料被施涂在接合部界面以经由在高温下的共烧制来直接粘结氮化铝陶瓷。尽管这种技术得到的密闭接合部类似于整块件的接合部，但是当共烧制陶瓷时难以维持几何平整度。
3、在另一实例中，wo 2009/010427公开了由aln、al2o3和y2o3构成的薄复合层的用途，所述薄复合层在高温和高压下被热压以接合预烧结的陶瓷。将先前烧结的陶瓷重烧制至高温和高压可能损害预先存在的微结构、尺寸和特性，这对于精确工程化的装置(诸如静电卡盘)来说是不利的。
4、另外，us6261708公开了制造含有cao-y2o3-al2o3助熔剂和aln骨料(aggregate)的糊料
5、因此，需要改善至少一些上述限制的氮化铝装配件。
技术实现思路
1、在本公开的第一方面中，提供了一种半导体加工装置的装配件或用于半导体加工装置的装配件，其包括第一氮化铝(aln)部件和第二氮化铝部件，其中所述第一氮化铝部件和所述第二氮化铝部件通过接合部连接，所述接合部包含复合物，所述复合物包含：
2、a)y2o3-al2o3-sio2(yas)玻璃；
3、b)结晶铝硅酸盐和氮化铝中的至少一种或两种。
4、a)+b)的总和优选是接合部总质量的至少80重量％或至少90重量％或至少95重量％或至少99重量％。
5、接合部材料可以包含至少三个不同的相：yas玻璃，其能够流过接合部并与aln陶瓷主体进行液相扩散粘结；原位结晶铝硅酸盐相(例如，莫来石)，以提高强度和断裂韧性；以及aln填充颗粒，以限制玻璃的溢出并减少接合部上热膨胀系数的差异，从而增强接合部的耐热震性。
6、已发现，本专利技术的复合玻璃陶瓷接合材料在氮化铝陶瓷之间形成致密、坚固且气密的接合部。此外，由于接合方法的低温度和压力要求，本专利技术中使用的接合方法不应显著改变氮化铝基体材料的特性。
7、当存在时，结晶铝硅酸盐和/或氮化铝优选被包围在yas玻璃内。结晶铝硅酸盐和任选的aln颗粒可以分散在yas玻璃基质内。
8、接合部可以包含：
9、50至100重量％的y2o3-al2o3-sio2(yas)玻璃；
10、0或大于0至30重量％的结晶铝硅酸盐；和/或
11、0或大于0至50重量％氮化铝。
12、yas玻璃中y2o3+al2o3+sio2的总和优选是至少90重量％、或至少95重量％、或至少98重量％、或至少99重量％、或至少99.5重量％。高纯度不太可能污染其可能被使用于其中的半导体制造环境。
13、yas玻璃+结晶铝硅酸盐+aln的总和优选是接合部的至少98重量％、或至少99重量％、或至少99.5重量％。优选地，接合部包含小于1.0重量％、或小于0.5重量％、或小于0.3重量％、或小于0.2重量％、或小于0.1重量％的附带杂质(incidental impurities)。在一些实施方案中，接合部基本上不含(例如，小于0.10重量％或小于0.05重量％)挥发性杂质(例如，cu和/或na)。
14、接合部的密度优选大于孔隙率为0％的陶瓷材料的理论最大密度的97％，更优选大于98％，甚至更优选大于99％。另选地，第一陶瓷层的空隙率优选小于3％体积/体积、更优选小于2％体积/体积并且甚至更优选小于1％体积/体积。高理论密度和/或低空隙率导致接合部的低气体泄漏(良好气密性)。
15、yas玻璃可以包含：
16、20-70重量％的y2o3；
17、10-50重量％的al2o3；以及
18、1-50重量％的sio2。
19、在本专利技术的第二方面中，提供了一种半导体加工装置的装配件，其包括第一氮化铝(aln)部件和第二氮化铝部件，其中所述第一氮化铝部件和所述第二氮化铝部件通过接头连接，所述接头包含复合玻璃陶瓷，所述复合玻璃陶瓷包含y2o3-al2o3-sio2(yas)玻璃相，所述y2o3-al2o3-sio2(yas)玻璃相包含以下：
20、20-70重量％的y2o3；
21、10-50重量％的al2o3；以及
22、1-50重量％的sio2；
23、并且y2o3+al2o3+sio2的总和优选是至少95重量％。
24、在一些实施方案中，yas玻璃构成外围区域和芯部区域，所述外围区域与第一氮化铝部件和/或所述第二氮化铝部件的至少一部分界面接合，并且芯部区域位于接合部的至少中心区域中。在一些实施方案中，芯部区域跨越第一氮化铝部件与第二氮化铝部件的一部分之间。第一氮化铝部件和/或第二氮化铝部件可以包含来源于其形成中所用的烧结助剂的玻璃/无定形相。玻璃/无定形相可以是富y2o3相(即，y2o3是所述相的主要成分或占其至少30重量％)。
25、外围区域可以包含yas玻璃组合物，其具有大于芯部区域的yas玻璃的氧化铝含量。外围区域可以包含yas玻璃组合物，其具有大于芯部区域的yas玻璃的y2o3含量。外围区域的yas玻璃组合物可以包含低于第一aln部件和/或第二aln部件中富y2o3相的y2o3含量。跨aln部件和接合部渐变的y2o3含量被认为促成更具有耐热震性的接合部。外围区域相对于芯部区域的比例可以通过延长烧制时间和/或烧制温度来增加。在一些实施方案中，外围区域与芯部区域中yas玻璃的比例呈1:20至1:1或1:10至1:2的体积比。
26、接合部内两种玻璃相的存在使热膨胀系数从aln部件到接合部的芯部渐变，从而增强耐热震性。
27、在一些实施方案中，外围区域的yas玻璃组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体加工装置的装配件，其包括第一氮化铝(AlN)部件和第二氮化铝部件，其中所述第一氮化铝部件和所述第二氮化铝部件通过接合部连接，所述接合部包含复合玻璃陶瓷，所述复合玻璃陶瓷包含：
2.如权利要求1所述的装配件，其包含所述Y2O3-Al2O3-SiO2(YAS)玻璃、所述结晶铝硅酸盐和所述氮化铝。
3.如权利要求1所述的装配件，其中所述结晶铝硅酸盐和/或所述氮化铝中的所述至少一种被所述YAS玻璃包围。
4.如权利要求1所述的装配件，其中所述接合部包含：
5.如权利要求1至3中任一项所述的装配件，其中所述YAS玻璃包含：
6.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述YAS玻璃构成外围区域和芯部区域，所述外围区域与所述第一氮化铝部件和/或所述第二氮化铝部件的至少一部分界面接合，并且所述芯部区域位于所述接合部的至少中心区域中。
7.如权利要求6所述的装配件，其中所述外围区域包含YAS玻璃组合物，其具有大于所述芯部区域的所述YAS玻璃的氧化铝含量。
8.如权利要求6或7所述的装配件，其中所述外
9.如权利要求6至8中任一项所述的装配件，其中所述芯部区域的所述YAS玻璃组合物包含：
10.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部包含大于0至50重量％的AlN。
11.如权利要求10所述的装配件，其中所述接合部包含5至30重量％的AlN。
12.如权利要求10或11所述的装配件，其中所述接合部包含5至30重量％的结晶铝硅酸盐。
13.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述第一AlN部件和/或所述第二AlN部件包含富Y2O3相。
14.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中当存在所述结晶铝硅酸盐时，所述结晶铝硅酸盐包含莫来石或由其组成。
15.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部由以重量比1:1:1包含Y2O3+Al2O3+SiO2的糊料制备，并且所述接合部包含所述结晶铝硅酸盐。
16.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部的厚度不大于150μm。
17.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其包含根据ASTM F19确定的不大于1×10-7毫巴-1/秒的He泄漏率。
18.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述第一AlN部件是静电卡盘，并且所述第二AlN部件是基座轴。
19.一种半导体加工装置的装配件，其包括第一氮化铝(AlN)部件和第二氮化铝部件，其中所述第一氮化铝部件和所述第二氮化铝部件通过接合部连接，所述接合部包含复合玻璃陶瓷，所述复合玻璃陶瓷包含Y2O3-Al2O3-SiO2(YAS)玻璃相，所述Y2O3-Al2O3-SiO2(YAS)玻璃相包含：
20.如权利要求19所述的装配件，其中所述第一AlN部件和/或所述第二AlN部件包含在大于0至7重量％范围的Y2O3。
21.如权利要求19所述的装配件，其中所述第一AlN部件和/或所述第二AlN部件包含至少1重量％的Y2O3。
22.如权利要求19至21中任一项所述的装配件，其中所述YAS玻璃构成外围区域和芯部区域，所述外围区域与所述第一氮化铝部件和/或所述第二氮化铝部件的至少一部分界面接合，并且所述芯部区域位于所述接合部的至少中心区域中。
23.如权利要求22所述的装配件，其中所述外围区域包含YAS玻璃组合物，其具有大于所述芯部区域的所述YAS玻璃的氧化铝含量。
24.如权利要求22或23所述的装配件，其中所述外围区域的所述YAS玻璃组合物包含：
25.如权利要求22至24中任一项所述的装配件，其中所述芯部区域的所述YAS玻璃组合物包含：
26.一种用于形成如前述权利要求中任一项所述的半导体加工装置的装配件的方法，其包括：
27.如权利要求26所述的方法，其中所述生装配件在1400℃至1600℃范围内的温度下烧制至少15分钟。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述生装配件在不大于1500℃的温度下烧制。
29.如权利要求26至28中任一项所述的方法，其中将所述生装配件烧制足够的时间以在所述接合部内形成莫来石相。
30.如权利要求26至29中任一项所述的方法，其中所述生装配件维持在100Pa至1000Pa的范围内的负荷下。
31.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其中所述生装配件在非氧化气氛下烧制。
32.一种...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体加工装置的装配件，其包括第一氮化铝(aln)部件和第二氮化铝部件，其中所述第一氮化铝部件和所述第二氮化铝部件通过接合部连接，所述接合部包含复合玻璃陶瓷，所述复合玻璃陶瓷包含：
2.如权利要求1所述的装配件，其包含所述y2o3-al2o3-sio2(yas)玻璃、所述结晶铝硅酸盐和所述氮化铝。
3.如权利要求1所述的装配件，其中所述结晶铝硅酸盐和/或所述氮化铝中的所述至少一种被所述yas玻璃包围。
4.如权利要求1所述的装配件，其中所述接合部包含：
5.如权利要求1至3中任一项所述的装配件，其中所述yas玻璃包含：
6.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述yas玻璃构成外围区域和芯部区域，所述外围区域与所述第一氮化铝部件和/或所述第二氮化铝部件的至少一部分界面接合，并且所述芯部区域位于所述接合部的至少中心区域中。
7.如权利要求6所述的装配件，其中所述外围区域包含yas玻璃组合物，其具有大于所述芯部区域的所述yas玻璃的氧化铝含量。
8.如权利要求6或7所述的装配件，其中所述外围区域的所述yas玻璃组合物包含：
9.如权利要求6至8中任一项所述的装配件，其中所述芯部区域的所述yas玻璃组合物包含：
10.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部包含大于0至50重量％的aln。
11.如权利要求10所述的装配件，其中所述接合部包含5至30重量％的aln。
12.如权利要求10或11所述的装配件，其中所述接合部包含5至30重量％的结晶铝硅酸盐。
13.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述第一aln部件和/或所述第二aln部件包含富y2o3相。
14.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中当存在所述结晶铝硅酸盐时，所述结晶铝硅酸盐包含莫来石或由其组成。
15.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部由以重量比1:1:1包含y2o3+al2o3+sio2的糊料制备，并且所述接合部包含所述结晶铝硅酸盐。
16.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述接合部的厚度不大于150μm。
17.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其包含根据astm f19确定的不大于1×10-7毫巴-1/秒的he泄漏率。
18.如前述权利要求中任一项所述的装配件，其中所述第一aln部件是静电卡盘，并且所述第二aln部件是基座轴。
19.一种半导体加工...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正性，D·卡洛尼，
申请(专利权)人：摩根先进陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：
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