CN112382589A - 一种去除芯片表面氧化硅的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除芯片表面氧化硅的装置及方法，涉及半导体技术领域。去除芯片表面氧化硅的装置包括加热机构，加热机构包括上加热器和下加热器，上加热器和下加热器的加热面平行且相对设置，用于分别对芯片的上表面和下表面加热。上述去除芯片表面氧化硅的装置通过上加热器和下加热器同时对芯片的上下表面进行加热，可以提高加热速度，使芯片尽快升温并保证上下表面温度均匀，达到精确的温度控制，减少了产品缺陷，提高了良品率。同时，还可以避免上加热器和下加热器长时间在高功率条件下工作，有效提高了上加热器和下加热器的寿命，节省了电能。

Description

一种去除芯片表面氧化硅的装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种去除芯片表面氧化硅的装置及方法。

背景技术

在半导体工艺中，一般都使用硅的局部氧化工艺来对半导体芯片进行隔离处理，即在有源区以外的场区形成场氧化层，最终隔离出有源区和场区，用于后期半导体器件的制备。而对于芯片上多余的氮化硅薄膜，工艺上通常利用热磷酸在高温160℃以上的条件下来去除。

现有技术中通常采用一组加热模块对芯片表面进行升温，待温度达到210～215℃后，再利用热磷酸对芯片表面进行腐蚀以去除氧化硅层。但是，加热模块长期在高温环境下加热会导致其寿命变短。同时，上述加热方法还会造成芯片表面温度不均，造成芯片报废，增加材料的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除芯片表面氧化硅的装置及方法，以解决现有技术中，加热装置寿命短，容易造成芯片报废的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种去除芯片表面氧化硅的装置，包括加热机构，加热机构包括上加热器和下加热器，上加热器和下加热器的加热面平行且相对设置，用于分别对芯片的上表面和下表面加热。

可选地，上述上加热器和下加热器分别包括多个相互连接的加热区域，上加热器的多个加热区域与下加热器的多个加热区域一一对应。

可选地，上述加热机构还包括电连接的温度检测器和信号接收器，温度检测器设置在加热区域上，用于检测加热区域的子加热面的温度，信号接收器用于接收温度检测器发送的温度信号并对温度信号进行分析。

可选地，上述加热机构还包括与信号接收器电连接的温度控制器，温度控制器在接收到信号接收器发送的控制信号后控制加热区域的温度。

可选地，上述多个加热区域的子加热面中的其中之一呈圆形、其余呈环形，环形的子加热面依次包裹圆形的子加热面。

可选地，上述多个加热区域的子加热面呈矩形，多个矩形的子加热面并排连接。

可选地，上述加热区域上设有散热孔。

可选地，上述散热孔包括多个，多个散热孔沿加热区域的子加热面均匀分布。

可选地，上述去除芯片表面氧化硅的装置还包括设置在上加热器和下加热器之间的加热空间侧面的排气机构，排气机构用于抽吸加热空间内的磷酸气体。

本发明实施例的另一方面，提供一种去除芯片表面氧化硅的方法，采用上述任意一项的去除芯片表面氧化硅的装置，方法包括：将芯片放置在去除芯片表面氧化硅的装置的上加热器和下加热器之间；采用上加热器和下加热器分别对芯片的上表面和下表面加热。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的装置包括加热机构，加热机构包括上加热器和下加热器，上加热器和下加热器的加热面平行且相对设置，用于分别对芯片的上表面和下表面加热。上加热器和下加热器各具有一个加热面，两个加热面之间间隔设置且相互靠近，共同形成了一个加热空间。芯片设置在加热空间内部(两个加热面之间)，其中，芯片的上加热面(即上表面)朝向上加热器的加热面、下加热面(即下表面)朝向下加热器的加热面。上述去除芯片表面氧化硅的装置通过上加热器和下加热器同时对芯片的上下表面进行加热，可以提高加热速度，使芯片尽快升温并保证上下表面温度均匀，达到精确的温度控制，减少了产品缺陷，提高了良品率。同时，还可以避免上加热器和下加热器长时间在高功率条件下工作，有效提高了上加热器和下加热器的寿命，节省了电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的装置中上加热器的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的装置中上加热器的结构示意图之二；

图4为本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的方法的流程图之一；

图5为本发明实施例提供的去除芯片表面氧化硅的方法的流程图之二。

图标：100-去除芯片表面氧化硅的装置；111-上加热器；112-下加热器；113-加热面；114-加热区域；115-散热孔；116-加热空间；120-排气机构；200-芯片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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发明和简化描述，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发明的限制。术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种去除芯片表面氧化硅的装置100，包括加热机构，加热机构包括上加热器111和下加热器112，上加热器111和下加热器112的加热面113平行且相对设置，用于分别对芯片200的上表面和下表面加热。

该去除芯片表面氧化硅的装置100通过其加热机构对芯片200加热，营造适合热磷酸与氧化硅发生化学反应的温度环境，然后向芯片200表面喷射热磷酸，以去除芯片200表面的氧化硅。具体的，加热机构包括上加热器111和下加热器112，上加热器111和下加热器112各具有一个加热面113，两个加热面113之间间隔设置且相互靠近，共同形成了一个加热空间116。芯片200设置在加热空间116内部(两个加热面113之间)，其中，芯片200的上加热面113(即上表面)朝向上加热器111的加热面113、下加热面113(即下表面)朝向下加热器112的加热面113。相比于采用单个加热器对芯片200加热，通过上加热器111和下加热器112同时对芯片200的上下表面进行加热，可以提高加热速度，使芯片200尽快升温并保证上下表面温度均匀，达到精确的温度控制，减少了产品缺陷，提高了良品率。此外，在使芯片200表面达到相同的预设温度(热磷酸与芯片200表面氧化硅反应所需的温度)的前提下，上加热器111和下加热器112同时工作可以降低上加热器111和下加热器112工作温度，避免上加热器111和下加热器112长时间在高功率条件下工作，有效提高了上加热器111和下加热器112的寿命，节省了电能。

例如，预设温度为160℃，若采用单个加热器加热，则需要单个加热器在210～215℃的温度下持续对芯片200加热，且单个加热器只能对芯片200的一个表面直接进行加热，另一个表面需要等待热量的传递，如此容易造成芯片200的上表面和下表面温度不一致。而若采用上加热器111和下加热器112同时加热，则上加热器111和下加热器112的工作温度只需160℃或略大于160℃即可，而且芯片200上下表面的温度也更加均匀。

在本实施例中，对上加热器111和下加热器112的结构、种类不作限定，只要能够用于对芯片200加热即可。示例地，上加热器111和下加热器112均为LED加热器，LED加热器体积小，功率高，控温精度高，使芯片200表面温度更加均匀。上加热器111和下加热器112的加热面113形状也不作限定，可以为圆形、方形、椭圆形等，为了保证芯片200上下表面温度的均匀性，优选地，上加热器111和下加热器112的加热面113形状相同且均为平面。应理解，为了使芯片200升温更快，表面温度更加均匀，上加热器111和下加热器112的加热面113的面积应该大于芯片200的上下表面的面积。

芯片200设置上加热器111和下加热器112的加热面113之间，其设置形式可以有多种，示例地，芯片200直接放置在下加热器112的加热面113上，使下加热器112加热面113上的热度直接传递给芯片200，或者，上加热器111和下加热器112的加热面113之间设置能够供热量通过的置物架，置物架的承载面与上加热器111和下加热器112的加热面113平行，将芯片200放置在置物架的承载面上，上加热器111和下加热器112的加热面113产生的热量通过置物架作用在芯片200表面，对芯片200进行加热。

芯片200与上加热器111和下加热器112的加热面113之间的距离不作限定，可以相等也可以不等，在实际加热过程中，可以根据芯片200与上加热器111和下加热器112的加热面113之间的距离相应地调整上加热器111和下加热器112的加热温度。

综上所述，该去除芯片表面氧化硅的装置100，包括加热机构，加热机构包括上加热器111和下加热器112，上加热器111和下加热器112的加热面113平行且相对设置，用于分别对芯片200的上表面和下表面加热。上述去除芯片表面氧化硅的装置100通过上加热器111和下加热器112同时对芯片200的上下表面进行加热，可以提高加热速度，使芯片200尽快升温并保证上下表面温度均匀，达到精确的温度控制，减少了产品缺陷，提高了良品率。同时，还可以避免上加热器111和下加热器112长时间在高功率条件下工作，有效提高了上加热器111和下加热器112的寿命，节省了电能。

请结合参照图1和图2，可选地，上加热器111和下加热器112分别包括多个相互连接的加热区域114，上加热器111的多个加热区域114与下加热器112的多个加热区域114一一对应。

将上加热器111和下加热器112分为多个相互独立的加热区域114，上加热器111或下加热器112的多个加热区域114之间相互连接，独立控制，分别对芯片200表面的不同区域进行加热，同时，上加热器111上的加热区域114和下加热器112上的加热区域114数量相等且形状一致、位置相互对应。当上加热器111上的某一加热区域114出现问题时，可以对应调整下加热器112上与该加热区域114相对应的加热区域114或者上加热器111上与该加热区域114相邻的加热区域114，以此来进行温度补偿，保证芯片200表面温度的均匀性。

例如，上加热器111包括三个加热区域114，分别记为A1加热区域114、A2加热区域114和A3加热区域114，下加热器112包括三个加热区域114，分别记为B1加热区域114、B2加热区域114和B3加热区域114，则A1加热区域114与B1加热区域114、A2加热区域114与B2加热区域114、A3加热区域114与B3加热区域114形状一致且对应设置，若A2加热区域114出现故障，则可以调整B2加热区域114的工作温度，或者，调整A1加热区域114和A3加热区域114的工作温度，以对B2加热区域114的缺失进行温度补偿，进而使芯片200表面温度始终较为均匀。

可选地，加热机构还包括电连接的温度检测器和信号接收器，温度检测器设置在加热区域114上，用于检测加热区域114的子加热面113的温度，信号接收器用于接收温度检测器发送的温度信号并对温度信号进行分析。

在每个加热区域114上分别设置一个温度检测器，用于检测对应加热区域114的子加热面113的温度，并将检测到的温度信号传递给信号接收器，信号接收器对接收到的温度信号进行分析，确定该子加热面113的温度是否符合要求。示例地，信号接收器为电脑，温度检测器与电脑电连接，将检测到的温度信号发送给电脑，电脑根据温度信号进行分析，确定相应的加热区域114是否需要调整加热功率并对加热区域114进行控制。

应理解，以上加热器111为例，上加热器111包括多个加热区域114，每个加热区域114都具有一个子加热面113，上加热器111上的所有加热区域114的子加热面113共同构成了上加热器111的上热面，下加热器112同理。

可选地，加热机构还包括与信号接收器电连接的温度控制器，温度控制器在接收到信号接收器发送的控制信号后控制加热区域114的温度。

信号接收器在对温度信号进行分析之后，确定是否需要调整相应的加热区域114的加热功率，若需要调整，则发出相应的控制信号给温度控制器，温度控制器则根据接收到的控制信号调整对应加热区域114的加热功率。每个加热区域114均与一个温度控制器相连，多个温度控制器分别独立地调整各个加热区域114的加热功率。

上加热器111和下加热器112上加热区域114的划分可以为多种形式，各个加热区域114的子加热面113的形状不作限定，以下给出几种子加热面113形状的可实施方案。

请参照图2，可选地，多个加热区域114的子加热面113中的其中之一呈圆形、其余呈环形，环形的子加热面113依次包裹圆形的子加热面113。

以上加热面113为例，上加热面113包括多个加热区域114，其中一个加热区域114的子加热面113为圆形，其余的加热区域114的子加热面113均为环形，但是各个环形子加热面113的直径依次增大。圆形子加热面113位于中心，其余直径依次增大的多个环形子加热面113依次包裹圆形子加热面113设置，共同形成一个圆形的上加热面113。下加热面113的设置形式与上加热面113相同，且上加热面113上和下加热面113上相互对应的加热区域114的形状、尺寸、设置位置完全一致。

请参照图3，可选地，多个加热区域114的子加热面113呈矩形，多个矩形的子加热面113并排连接。

仍然以上加热面113为例，上加热面113包括多个加热区域114，每个加热区域114均未尺寸相同的矩形，多个矩形加热区域114依次沿同一方向拼接，共同形成一个矩形或方形的上加热面113。下加热面113的设置形式与上加热面113相同，且上加热面113上和下加热面113上相互对应的加热区域114的形状、尺寸、设置位置完全一致。当然，这只是本实施例提供的一种示例而已，在其他的实施例中也可以采用其他的可行的实现方式。

为了使加热区域114产生的热量及时散发出来，为芯片200提供一个加热空间116，请结合参照图2和图3，可选地，加热区域114上设有散热孔115。

散热孔115设置在加热区域114的子加热面113上，使加热区域114产生的热量及时由散热孔115散出，以提高芯片200表面的温度。每个加热区域114上均设置有一个或者多个散热孔115，散热孔115的数量可以根据加热区域114的面积进行确定。示例地，若每个加热区域114的形状和面积相同，则每个加热区域114上的散热孔115的直径相同且数量相等。

可选地，散热孔115包括多个，多个散热孔115沿加热区域114的子加热面113均匀分布。

为了更好地使加热区域114的热量散出，可以在每个加热区域114上设置多个散热孔115，多个散热孔115是指散热孔115的数量为两个、三个或者更多。多个散热孔115在其所在的加热区域114上均匀分布，以提高芯片200表面温度的均匀性。

请再次参照图1，可选地，去除芯片表面氧化硅的装置100还包括设置在上加热器111和下加热器112之间的加热空间116侧面的排气机构120，排气机构120用于抽吸加热空间116内的磷酸气体。

该去除芯片表面氧化硅的装置100通过向高温芯片200表面喷射热磷酸以去除芯片200表面的氧化硅，在此过程中会产生酸气，需要及时排出，排气机构120的作用即是在反应过后将芯片200表面的磷酸气体抽吸后排出。在本实施例中，对排气机构120的结构不作限定，只要能够去除芯片200表面的磷酸气体即可。示例地，排气机构120包括设置在加热空间116侧面的多个排气管道以及与多个排气管道连通的排气泵，排气管道在排气泵的作用下将加热空间116内部的磷酸气体抽出以进行统一处理。

请参照图4，本实施例还提供一种去除芯片200表面氧化硅的方法，采用上述的去除芯片表面氧化硅的装置100，方法包括：

S100：将芯片放置在去除芯片表面氧化硅的装置的上加热器和下加热器之间。

S200：采用上加热器和下加热器分别对芯片的上表面和下表面加热。

采用上述方法对芯片加热，可以提高加热速度，使芯片尽快升温并保证上下表面温度均匀，达到精确的温度控制，减少产品缺陷，提高良品率，也可以提高上加热器和下加热器的寿命，节省电能。

请参照图5，可选地，上述采用上加热器和下加热器分别对芯片的上表面和下表面加热包括：

S210：采用上加热器的多个加热区域和下加热器的多个加热区域分别对芯片的上表面和下表面进行加热。

S220：若预设加热区域的加热温度低于预设加热温度，则提高与预设加热区域相邻或相对的加热区域的加热温度。

其中，预设加热区域是指多个加热区域中的其中之一，预设加热温度是指热磷酸与芯片表面氧化硅反应所需的温度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种去除芯片表面氧化硅的装置，其特征在于，包括加热机构，所述加热机构包括上加热器和下加热器，所述上加热器和所述下加热器的加热面平行且相对设置，用于分别对芯片的上表面和下表面加热。

2.根据权利要求1所述的去除芯片表面氧化硅的装置，其特征在于，所述上加热器和所述下加热器分别包括多个相互连接的加热区域，所述上加热器的多个所述加热区域与所述下加热器的多个所述加热区域一一对应。

3.根据权利要求2所述的去除芯片表面氧化硅的装置，所述加热机构还包括电连接的温度检测器和信号接收器，所述温度检测器设置在所述加热区域上，用于检测所述加热区域的子加热面的温度，所述信号接收器用于接收所述温度检测器发送的温度信号并对所述温度信号进行分析。

4.根据权利要求3所述的去除芯片表面氧化硅的装置，所述加热机构还包括与所述信号接收器电连接的温度控制器，所述温度控制器在接收到所述信号接收器发送的控制信号后控制所述加热区域的温度。

5.根据权利要求2所述的去除芯片表面氧化硅的装置，多个所述加热区域的子加热面中的其中之一呈圆形、其余呈环形，环形的所述子加热面依次包裹圆形的所述子加热面。

6.根据权利要求2所述的去除芯片表面氧化硅的装置，多个所述加热区域的子加热面呈矩形，多个矩形的所述子加热面并排连接。

7.根据权利要求2所述的去除芯片表面氧化硅的装置，所述加热区域上设有散热孔。

8.根据权利要求7所述的去除芯片表面氧化硅的装置，所述散热孔包括多个，多个所述散热孔沿所述加热区域的子加热面均匀分布。

9.根据权利要求1所述的去除芯片表面氧化硅的装置，还包括设置在所述上加热器和所述下加热器之间的加热空间侧面的排气机构，所述排气机构用于抽吸所述加热空间内的磷酸气体。

10.一种去除芯片表面氧化硅的方法，采用如权利要求1-9中任意一项所述的去除芯片表面氧化硅的装置，其特征在于，所述方法包括：

将芯片放置在所述去除芯片表面氧化硅的装置的上加热器和下加热器之间；

采用所述上加热器和所述下加热器分别对所述芯片的上表面和下表面加热。

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