CN112687594B - 半导体器件解理装置及解理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体器件解理装置及解理方法，涉及半导体器件的技术领域，该半导体器件解理装置包括解理装置主体，所述解理装置主体具有用于半导体器件解理的解理区域；喷雾装置，用于使保护液形成雾状并向解理区域喷洒，以使解理后的巴条的腔面被保护液覆盖并形成保护膜；高压电场装置，用于使喷雾装置喷洒的保护液电离并形成带电喷雾。本发明提供的半导体器件解理装置能够在常压下使用，不需要超真空；当半导体器件在大气环境解理的时候，通过喷雾装置向解理区域喷洒保护液，使保护液一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液可以在腔面表面形成保护膜，保护腔面不被氧化或者污染等。

Description

半导体器件解理装置及解理方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的技术领域，尤其是涉及一种半导体器件解理装置及解理方法。

背景技术

半导体芯片在解理后形成巴条，巴条具有新鲜解理的腔面，但新鲜解理的腔面较为活跃，极其容易吸附空气中的水，氧等其他杂质。

为了避免腔面暴露在空气中容易吸附氧气氧化或者吸附气体和颗粒脏污等，当前采用的方法有在超高真空环境下进行腔面解理，然后钝化一层保护膜进行腔面保护，但这种方法对环境条件要求苛刻，需要超高真空的环境，成本较高并且不容易大批量操作。

发明内容

本发明的目的在于提供半导体器件解理装置及解理方法，以缓解现有的半导体器件解理方法不易操作，成本高的技术问题。

本发明提供的一种半导体器件解理装置，包括：

解理装置主体，所述解理装置主体具有用于半导体器件解理的解理区域；

喷雾装置，用于使保护液形成雾状并向解理区域喷洒，以使解理后的巴条的腔面被保护液覆盖并形成保护膜；

高压电场装置，用于使喷雾装置喷洒的保护液电离并形成带电喷雾。

进一步地，所述高压电场装置的工作电压大于4KV。

进一步地，还包括液体回收系统，所述液体回收系统包括回收槽、冷却装置和液体回收管路；

所述冷却装置设置在所述回收槽的下端，所述喷雾装置向所述半导体器件喷洒的保护液流入到所述回收槽中，所述液体回收管路用于回收所述回收槽中的溶液。

进一步地，所述解理装置主体具有腔室，所述解理区域位于所述腔室内。

进一步地，还包括液体供给装置，所述液体供给装置与所述喷雾装置连接，用于向所述喷雾装置内提供保护液。

进一步地，所述液体供给装置包括储存槽和与所述储存槽连接的液体供给管路，所述液体供给管路与所述喷雾装置连接。

进一步地，还包括气体供给装置，所述气体供给装置与所述喷雾装置连接，用于向所述喷雾装置内提供惰性气体。

进一步地，所述气体供给装置包括气体供给管路和管道加热装置，所述气体供给管路与所述喷雾装置连接；

所述管道加热装置设置在所述气体供给管路上，用于将惰性气体加热到100-200℃。

进一步地，所述喷雾装置还包括气液混合装置，所述气液混合装置分别与所述气体供给装置和所述液体供给装置连接并用于将惰性气体和保护液混合后向所述解理区域喷洒。

进一步地，所述气液混合装置上设置有用于调节气体供给装置向气液混合装置供气的进气量的气体调节阀和用于调节液体供给装置向气液混合装供液的进液量的液体调节阀。

本发明提供的半导体器件解理装置能够在常压下使用，不需要超真空；当半导体器件在大气环境解理的时候，通过喷雾装置向解理区域喷洒保护液，雾化的保护液在强电场的作用下，使得溶液小颗粒电离出自由电子，从而变成液体离子，这些液体离子或者离子团簇，到达新鲜的腔面时，一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面表面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

且腔面形成保护膜后即使从雾化的保护液氛围中拿出，也能够避免其吸附氧气；当巴条移动蒸镀腔室内以后，经过处理能够使腔面上的保护膜去除，得到新鲜的腔面，有利于后续的蒸镀操作。

进一步的，储存槽内的保护液通过液体供给管路连接喷雾装置，通过对惰性气体进行高温加热（100-200℃），使得高温惰性气体在雾化装置处与保护液体混合，进一步提升雾化效果，并且使得保护液雾化后具有一定的温度，能够加速在解理腔面处的氧化；而高压电场装置，电压大于4kV，可以在雾化气体两侧形成一个高压的电场，当高温雾化的液体小颗粒经过高压电场后，在强电场的作用下，使得保护液小颗粒或者惰性气体电离出自由电子，从而变成气体或液体离子，这些气体或者液体离子或者离子团簇，到达新鲜的腔面表面时，一方面可以消除腔面表面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面表面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

本发明还提供一种半导体器件解理方法，该方法应用于上述所述半导体器件解理装置，包括以下步骤：

S1，喷雾装置向解理区域持续喷洒保护液；

S2，高压电场装置使喷雾装置喷洒的保护液电离并形成带电喷雾；

S3，将半导体器件移动到解理区域进行解理；

S4，保护液使解理后的巴条的腔面形成保护膜后将巴条移出所述解理区域。

进一步地，所述喷雾装置分别与液体供给装置和气体供给装置连接；

在步骤S1中，所述气体供给装置供给的高压惰性气体与所述液体供给装置供给的保护液混合后从所述喷雾装置喷出。

进一步地，在步骤S1中，高压的所述惰性气体在进入喷雾装置前被管道加热装置加热。

进一步地，所述保护液为硫化铵溶液或氟化铵溶液。

本发明还提供一种半导体器件解理方法，该方法应用于上述所述半导体器件解理装置；本发明提供的半导体器件的解理方法，使半导体器件在保护液的保护下进行解理，一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

相比于在超真空下解理，本发明提供的半导体器件的解理方法不需要超真空的环境，降低了操作的难度，且能够进行大批量操作，提高了解理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的半导体器件解理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体器件解理方法的流程图。

图标：100-腔室；200-喷雾装置；300-气液混合装置；400-高压电场装置；500-气体调节阀；600-液体调节阀；700-半导体器件；800-解理装置主体；900-回收槽；110-液体回收管路；120-冷却装置；130-气体供给装置；131-气体供给管路；132-管道加热装置；140-液体供给装置；141-液体供给管路；142-储存槽；150-解理区域。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1和图2所示，本发明提供的一种半导体器件解理装置，包括：

解理装置主体800，所述解理装置主体800具有用于半导体器件700解理的解理区域150；

喷雾装置200，用于使保护液形成雾状并向解理区域150喷洒，以使解理后的巴条的腔面被保护液覆盖并形成保护膜；

高压电场装置400，用于使喷雾装置200喷洒的保护液电离并形成带电喷雾。

在一些实施例中，半导体器件解理装置的喷雾装置200能够将保护液向解理区域150进行喷洒，以使解理区域150形成具有保护液保护的区域，从而在解理区域150解理的巴条的腔面能够很快的被保护液覆盖，且保护液能够使腔面形成保护膜，从而解理后的巴条从解理装置主体800内移出以后，空气中的水、氧气等也不能吸附在腔面上。

可选地，所述高压电场装置400的工作电压大于4KV。

喷雾装置200喷洒的保护液经过高压电场装置400，高压电场装置400的电压一般大于4KV，喷雾装置200喷洒的雾化后的保护液经过高压的电场，当高温雾化的液体小颗粒经过高压电场后，在强电场的作用下，使得溶液小颗粒电离出自由电子，从而变成液体离子，这些液体离子或者离子团簇，到达新鲜的腔面表面时，一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

当巴条进入到蒸镀腔室100内，可以利用氮气去除巴条腔面上的保护膜，得到新鲜的腔面，有利于后续的蒸镀等操作。

解理装置主体800可以为现有在空气中解理半导体器件700的解理装置主体800，不同的是，在本实施例中，增加了喷雾装置200，并通过高压电场装置400使雾化后的保护液电离。

基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括液体回收系统，所述液体回收系统包括回收槽900、冷却装置120和液体回收管路110；

所述冷却装置120设置在所述回收槽900的下端，所述喷雾装置200向所述半导体器件700喷洒的保护液流入到所述回收槽900中，所述液体回收管路110用于回收所述回收槽900中的溶液。

冷却装置120内一般具有冷却水，冷却装置120能够使雾化后的保护液的温度降低，有利于聚集形成溶液；液体回收管路110与回收槽900连通，液体回收管路110能够及时将回收槽900内的保护液回收，使半导体器件解理装置能够长时间使用。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述解理装置主体800具有腔室100，所述解理区域150位于所述腔室100内。

在一些实施例中，解理装置主体800具有腔室100，喷雾装置200向腔室100内喷洒保护液和惰性气体以后，能够有效的使腔室100内的空气溢出，且有效的减少空气进入腔室100。腔室100虽然可以不是密封的，但是腔室100与外界连通的地方有限，避免了大量空气的流入，随着喷雾装置200持续的喷洒，进入腔室100内的惰性气体能够有效的使腔室100内的空气从腔室100内溢出，扩大腔室100内惰性气体保护范围，使半导体器件700的解理后的腔面与空气隔离的更彻底。

为了向喷雾装置200提供保护液，进一步地，还包括液体供给装置140，所述液体供给装置140与所述喷雾装置200连接，用于向所述喷雾装置200内提供保护液。

优选地，所述液体供给装置140包括储存槽142和与所述储存槽142连接的液体供给管路141，所述液体供给管路141与所述喷雾装置200连接。

液体供给装置140的储存槽142内储存有保护液，储存槽142通过液体供给管路141与喷雾装置200连接，液体供给装置140能够为喷雾装置200提供保护液，从而使喷雾装置200能够持续的使保护液雾化，提高半导体器件700解离装置的持续工作的能力。

为了向喷雾装置200提供惰性气体，进一步地，还包括气体供给装置130，所述气体供给装置130与所述喷雾装置200连接，用于向所述喷雾装置200内提供惰性气体。

为了提高半导体器件700解理后的巴条的腔面形成保护膜的速度，进一步地，所述气体供给装置130包括气体供给管路131和管道加热装置132，所述气体供给管路131与所述喷雾装置200连接；所述管道加热装置132设置在所述气体供给管路131上，用于将惰性气体加热到100-200℃。

被加热后的惰性气体为高温惰性气体，高温惰性气体能够提高保护液的温度，从而保护液覆盖在腔面上，在腔面上更易形成保护膜。其中，惰性气体可以选择氦气；管道加热装置132可以利用加热带缠绕氦气供给的气体供给管路131，对气体供给管路131内的氦气进行升温加热；加热带通过调节加热电流的大小对加热带的升温进行控制，并通过加热带上的热电偶反馈加热温度，从而有效控制高温氦气的温度，一般氦气升温到100-200℃左右。其中惰性气体也可以用氮气代替。

该气体供给管路131可以采用石棉包裹，这样有利于热传导，使管道加热装置132对气体供给管路131加热更均匀。

为了更好的使空气与半导体器件700隔离，进一步地，所述喷雾装置200还包括气液混合装置300，所述气液混合装置300分别与所述气体供给装置130和所述液体供给装置140连接并用于将惰性气体和保护液混合后向所述解理区域150喷洒。

喷雾装置200内具有气液混合装置300，高温高压惰性气体与保护液混合后从喷雾装置200的喷嘴喷出，高压惰性气体能够提高喷雾装置200喷出的保护液的喷出速度，且使半导体器件700的周围形成惰性气体的环境，有效的与空气隔离，避免解理后的巴条的腔面吸附氧气中的水分和氧气。

所述气液混合装置300上设置有用于调节气体供给装置130向气液混合装置300供气的进气量的气体调节阀500和用于调节液体供给装置140向气液混合装置300供液的进液量的液体调节阀600。

为了方便提高喷雾装置200的雾化效果，通过调节气体供给装置130的进气量和液体供给装置140的进液量，使气液比达到一个比较好的状态，实现提高保护液的雾化效果和喷射速度。

气体供给装置130和液体供给装置140均通过管路与气液混合装置300连接，气体调节阀500设置在气体供给装置130与气液混合装置300连接的管路上，液体调节阀600设置在液体供给装置140与气液混合装置300连接的管路上。

本发明提供的半导体器件解理装置能够在常压下使用，不需要超真空；当半导体器件700在大气环境解理的时候，通过喷雾装置200向解理区域150喷洒保护液，雾化的保护液在强电场的作用下，使得溶液小颗粒电离出自由电子，从而变成液体离子，这些液体离子或者离子团簇，到达新鲜的腔面时，一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面表面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

且腔面形成保护膜后即使从雾化的保护液氛围中拿出，也能够避免其吸附氧气；当巴条移动蒸镀腔室100内以后，经过处理能够使腔面上的保护膜去除，得到新鲜的腔面，有利于后续的蒸镀操作。

半导体器件700解离装置的解理装置主体800一般表面加上聚四氟乙烯涂层，从而能够耐酸碱腐蚀，高温等，其中，腔室100和回收槽900一般也具有聚四氟乙烯涂层。

如图2所示，本发明还提供一种半导体器件解理方法，该方法应用于上述所述半导体器件解理装置，包括以下步骤：

S1，喷雾装置200向解理区域150持续喷洒保护液；

喷雾装置200持续向解理区域150喷洒保护液，使解理区域150形成保护区域，半导体器件700在保护区域内进行解理，从而解理后的腔面能够第一时间被保护液覆盖，从而形成保护膜。

S2，高压电场装置400使喷雾装置200喷洒的保护液电离并形成带电喷雾；

S3，将半导体器件700移动到解理区域150进行解理；

S4，保护液使解理后的巴条的腔面形成保护膜后将巴条移出所述解理区域150。

进一步地，所述喷雾装置200分别与液体供给装置140和气体供给装置130连接；

在步骤S1中，所述气体供给装置130供给的高压惰性气体与所述液体供给装置140供给的保护液混合后从所述喷雾装置200喷出。

进一步地，在步骤S1中，高压的所述惰性气体在进入喷雾装置前被管道加热装置132加热。

进一步地，所述保护液为硫化铵溶液或氟化铵溶液。

本发明还提供一种半导体器件解理方法，该方法应用于上述所述半导体器件解理装置；本发明提供的半导体器件解理方法，使半导体器件700在保护液的保护下进行解理，一方面可以消除腔面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

进一步的，储存槽142内的保护液通过液体供给管路141连接喷雾装置200，通过对惰性气体进行高温加热（100-200℃），使得高温惰性气体在雾化装置处与保护液体混合，进一步提升雾化效果，并且使得保护液雾化后具有一定的温度，能够加速在解理腔面处的氧化；而高压电场装置400，电压大于4kV，可以在雾化气体两侧形成一个高压的电场，当高温雾化的液体小颗粒经过高压电场后，在强电场的作用下，使得保护液小颗粒或者惰性气体电离出自由电子，从而变成气体或液体离子，这些气体或者液体离子或者离子团簇，到达新鲜的腔面表面时，一方面可以消除腔面表面活跃的不饱和的悬挂键（不饱和的悬挂键易与离子结合），另一方面，雾化的保护液也可以在腔面表面形成保护膜，保护腔面不被氧化，或者污染等。

相比于在超真空下解理，本发明提供的半导体器件解理方法不需要超真空的环境，降低了操作的难度，且能够进行大批量操作，提高了解理效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种半导体器件解理装置，其特征在于，包括：

解理装置主体（800），所述解理装置主体（800）具有用于半导体器件（700）解理的解理区域（150）；

喷雾装置（200），用于使保护液形成雾状并向解理区域（150）喷洒，半导体器件在保护液的保护下进行解理，以使解理后的巴条的腔面被保护液覆盖并形成保护膜；

高压电场装置（400），用于使喷雾装置（200）喷洒的保护液电离并形成带电喷雾。

2.根据权利要求1所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述高压电场装置（400）的工作电压大于4KV。

3.根据权利要求1所述的半导体器件解理装置，其特征在于，还包括液体回收系统，所述液体回收系统包括回收槽（900）、冷却装置（120）和液体回收管路（110）；

所述冷却装置（120）设置在所述回收槽（900）的下端，所述喷雾装置（200）向所述半导体器件（700）喷洒的保护液流入到所述回收槽（900）中，所述液体回收管路（110）用于回收所述回收槽（900）中的溶液。

4.根据权利要求1所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述解理装置主体（800）具有腔室（100），所述解理区域（150）位于所述腔室（100）内。

5.根据权利要求1所述的半导体器件解理装置，其特征在于，还包括液体供给装置（140），所述液体供给装置（140）与所述喷雾装置（200）连接，用于向所述喷雾装置（200）内提供保护液。

6.根据权利要求5所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述液体供给装置（140）包括储存槽（142）和与所述储存槽（142）连接的液体供给管路（141），所述液体供给管路（141）与所述喷雾装置（200）连接。

7.根据权利要求5所述的半导体器件解理装置，其特征在于，还包括气体供给装置（130），所述气体供给装置（130）与所述喷雾装置（200）连接，用于向所述喷雾装置（200）内提供惰性气体。

8.根据权利要求7所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述气体供给装置（130）包括气体供给管路（131）和管道加热装置（132），所述气体供给管路（131）与所述喷雾装置（200）连接；所述管道加热装置（132）设置在所述气体供给管路（131）上，用于将惰性气体加热到100-200℃。

9.根据权利要求7所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述喷雾装置（200）包括气液混合装置（300），所述气液混合装置（300）分别与所述气体供给装置（130）和所述液体供给装置（140）连接并用于将惰性气体和保护液混合。

10.根据权利要求9所述的半导体器件解理装置，其特征在于，所述气液混合装置（300）上设置有用于调节气体供给装置（130）向气液混合装置（300）供气的进气量的气体调节阀（500）和用于调节液体供给装置（140）向气液混合装置（300）供液的进液量的液体调节阀（600）。

11.一种半导体器件解理方法，该方法应用于权利要求1-10任一项所述半导体器件解理装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1，喷雾装置（200）向解理区域（150）持续喷洒保护液；

S2，高压电场装置（400）使喷雾装置（200）喷洒的保护液电离并形成带电喷雾；

S3，将半导体器件（700）移动到解理区域（150）进行解理；

S4，保护液使解理后的巴条的腔面形成保护膜后将巴条移出所述解理区域（150）。

12.根据权利要求11所述的半导体器件解理方法，其特征在于，所述喷雾装置（200）分别与液体供给装置（140）和气体供给装置（130）连接；

在步骤S1中，所述气体供给装置（130）供给的高压惰性气体与所述液体供给装置（140）供给的保护液混合后从所述喷雾装置（200）喷出。

13.根据权利要求12所述的半导体器件解理方法，其特征在于，在步骤S1中，高压的所述惰性气体在进入喷雾装置前被管道加热装置（132）加热。

14.根据权利要求11所述的半导体器件解理方法，其特征在于，所述保护液为硫化铵溶液或氟化铵溶液。

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