一种半导体设备的制作方法

1.本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种包含半导体设备前端模块的半导体设备。


背景技术：

2.fab安装的各种类型的半导体制造设备通常包含半导体设备前端设备(equipment front end module,efem)，并在空中行走式穿梭车(overhead hoist transfer,oht)的共同配合下，实现对含有晶圆的晶圆盒(foup)的装载与运输。fab的洁净室制造成本昂贵，而现有技术中的半导体设备前端模块(或者efem晶圆载入装置)或者包含半导体设备前端模块的半导体设备往往无法有效利用洁净室的高度，由此导致了对洁净室在高度方向上的空间浪费。
3.同时，现有技术中的efem通常在沿oht直线方向的正下方设置呈直线布置的一至四个载入端(loadport)。efem的后端连接真空传送装置(vaccum transfer module，vtm)及至少一个反应腔体(chamber)，因此导致了半导体设备的纵向长度显著增加，由此导致fab的洁净室中半导体设备的占地面积明显增加。因此不利于在面积相同的洁净室中安装数量更多的半导体设备。最后，由于传统的半导体设备中的efem前端设置的载台较低，因此增加了oht放下或者提升抓取晶圆盒的机械臂的运动距离，这对于晶圆盒的周转效率造成了一定影响，并可能存在一定安全风险。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中的包含该半导体设备前端模块的半导体设备予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于揭示一种半导体设备，降低包含该半导体设备前端模块的半导体设备在洁净室中的占地面积，同时降低oht放下或者提升抓取晶圆盒的运动行程，提高晶圆盒的周转效率，有效防止意外风险。
6.为实现上述发明目的，本发明提供了一种半导体设备，包括：
7.半导体设备前端模块，真空传送装置，以及至少一个反应腔体；
8.所述半导体设备前端模块堆叠设置于真空传送装置的上方并形成在垂直方向上的晶圆输送通道，所述反应腔体与真空传送装置的侧面相连接。
9.作为本发明的进一步改进，所述半导体设备前端模块正面设置至少一个正向载入端及正向片库接口。
10.作为本发明的进一步改进，还包括设置于半导体设备前端模块侧部的至少一个侧向载入端及侧向片库接口。
11.作为本发明的进一步改进，所述半导体设备前端模块的内部设置用于装载晶圆的工业机器人，所述正向片库接口与侧向片库接口活动开闭，以通过所述工业机器人对放置在正向载入端和侧向载入端上的晶圆盒执行晶圆装载操作。
12.作为本发明的进一步改进，所述半导体设备前端模块侧部对称设置数量相等的侧向载入端，侧向载入端之间的连线与正向载入端之间的连线相互平行。
13.作为本发明的进一步改进，所述侧向载入端与正向载入端在垂直方向上位于同一高度。
14.作为本发明的进一步改进，所述反应腔体执行photo工艺、etch工艺、diffusion工艺、thin film工艺、cmp工艺或者检测工艺。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.在本发明中，将半导体设备前端模块、真空传送装置及反应腔体采用堆叠组装方式，降低了包含该半导体设备前端模块的半导体设备在洁净室中的占地面积，有效地降低了oht放下或者提升抓取晶圆盒的运动行程，提高了晶圆盒的周转效率，并能够有效地防止出现意外风险。
附图说明
17.图1为本发明一种半导体设备的立体图；
18.图2为图1所示出的一种半导体设备在一种实施例中的俯视图；
19.图3为图1所示出的一种半导体设备在另一种实施例中的俯视图；
20.图4为图1所示出的一种半导体设备中半导体设备前端模块中的立体图。
具体实施方式
21.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
22.需要理解的是，在各实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”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技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。
23.实施例一：
24.参图1、图2及图4所揭示的本发明一种半导体设备的一种实施例。
25.如图1所示，在本实施例中，一种半导体设备，包括：半导体设备前端模块30，真空传送装置40，以及至少一个反应腔体50。半导体设备前端模块30堆叠设置于真空传送装置40的上方并形成在垂直方向上的晶圆输送通道，所述反应腔体50与真空传送装置40的侧面相连接。在本实施例中，反应腔体50沿图1中箭头a所示出的方向设置于真空传送装置40的后端，当然，也可将反应腔体50沿图1中箭头c和/或箭头d所示出的方向设置于真空传送装置40的一侧或者两侧(未示出)。同时，本实施例所指反应腔体50可包含一个或者多个执行具体半导体处理工艺的反应腔(未示出)。一个或者多个反应腔均容置于反应腔体50中，并通过机械臂与真空传送装置40传递晶圆。
26.反应腔体50执行photo工艺、etch工艺、diffusion工艺、thin film工艺、cmp工艺
或者检测工艺。半导体设备的具体类型可依赖反应腔体50所执行的具体工艺步骤予以确定。在本实施例中，由于将半导体设备前端模块30沿垂直方向堆叠设置于真空传送装置40的上方，由此缩短了oht的小车放下用于抓取或者载入晶圆盒11的机械臂的运动距离，有效地降低了oht放下或者提升抓取晶圆盒的运动行程，提高了晶圆盒的周转效率，从而在一定程度上提高了半导体设备前端模块30对晶圆盒11及晶圆34的吞吐效率，并能够防止晶圆盒11落下或者提升过程中所可能出现的安全隐患，并能够有效地防止出现意外风险。
27.同时，由于将真空传送装置40横向连接至少一个反应腔体50，使得整个半导体设备在纵向方向(沿图1中箭头a与箭头b所示出的方向)的距离予以适当缩短，从而降低了该半导体设备在洁净室中的占地面积，使得洁净室能够安装部署数量更多的半导体设备。
28.参图2所示，半导体设备前端模块30正面(沿图1中箭头b所示出方向)设置至少一个正向载入端及正向片库接口。半导体设备前端模块30的内部设置用于装载晶圆的工业机器人32，正向片库接口12活动开闭，以通过所述工业机器人对放置在正向载入端10上的晶圆盒11执行晶圆装载操作。工业机器人可采用如图4所示出的伸缩式机械手臂32，对晶圆盒11中的晶圆34执行插取与装载操作。参图4所示，伸缩式机械手臂32的执行末端设置用于拾取晶圆34的末端取片装置33。半导体设备前端模块30的内部配置由铝合金型材制成的框架35，框架35的正面及侧部均镂空，以提供末端取片装置33从晶圆盒11中取出或者装载晶圆34的运动空间。
29.在本实施例中，半导体设备前端模块30的前端设置三个横向布置(沿图1中箭头c及箭头d所示出方向)的正向载入端10，即正向载入端10a～正向载入端10c，当然导体设备前端模块30的前端还可设置数量更多或者更少的正向载入端10。参图4所示，半导体设备前端模块30中的框架35构建出伸缩式机械手臂32的运动空间，且形成在垂直方向上的晶圆输送通道，具体参箭头38及箭头39所示。框架35的侧部形成直线导轨37，直线导轨37配置受伺服控制系统控制的升降平台36。升降平台36可在垂直方向上的晶圆输送通道中上下运动，以通过升降平台36将晶圆34向下输送至真空传送装置40中执行真空-常压转换或者在反应腔体50完成响应的处理工艺后将晶圆34向上提升，并被末端取片装置33插取并重新装载入位于正向载入端上的晶圆盒11中。真空传送装置40与一个或者多个反应腔体50之间传递晶圆的技术方案属于现有技术，在此不再赘述。
30.实施例二：
31.配合参照图3所示，本实施例揭示了该半导体设备的另一种实施例。
32.本实施例与实施例一所揭示的半导体设备相比，其主要区别在于，在本实施例中，该半导体设备还包括设置于半导体设备前端模块30侧部的至少一个侧向载入端及侧向片库接口。具体的，在本实施例中，该半导体设备前端模块30的内部设置用于装载晶圆的工业机器人32，正向片库接口12(即正向片库接口12a、正向片库接口12b及正向片库接口12c)与侧向片库接口(即侧向片库接口12f、侧向片库接口12e)活动开闭，以通过所述工业机器人对放置在正向载入端10和侧向载入端10f、10e上的晶圆盒执行晶圆装载操作。
33.尤其需要说明的是，在本实施例中，由于在半导体设备前端模块30侧部增加一个或者多个侧向载入端，因此可将其中一个或者全部的侧向载入端作为缓存端口，以替代或者部分替代洁净室中用于临时存储晶圆盒11的临时存储库的数量并适当减少临时存储库的容量，从而降低临时存储库的建造成本。在反应腔体50完成对应工艺(例如：外延生长)后
的晶圆34可被工业机器人存入作为缓存端口的晶圆盒11中，并根据oht的整体调度将晶圆盒11拉取至下一个机台(即半导体设备)的载入端，以执行下一道半导体处理工艺。
34.在本实施例中，该半导体设备前端模块30侧部对称设置数量相等的侧向载入端(即侧向载入端10f与侧向载入端10e)，侧向载入端10f与侧向载入端10e之间的连线与正向载入端10之间的连线相互平行，从而能够简化半导体设备上方的oht轨道的铺设安装。侧向载入端10f及侧向载入端10e与正向载入端10在垂直方向上位于同一高度，从而使得工业机器人32的末端取片装置33能够更为简便的从晶圆盒中插取晶圆34或者装载晶圆34。本实施例所揭示的半导体设备与实施例一中相同部分的技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。
35.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
36.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
37.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。