CN212342579U - 去除晶圆表面汞残留处理装置 - Google Patents

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黄敏
陈蛟
杨军伟
宋华平
简基康
王文军
陈小龙
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Abstract

本实用新型公开了一种去除晶圆表面汞残留处理装置，其包括加热腔体、进气通道、排气通道、汞蒸气反应过滤系统、抽气泵和加热装置；通过加热装置对加热腔体进行加热，位于加热腔体内的晶圆受热使其表面的汞液滴蒸发成为汞蒸气，通过进气通道的吹气加快汞与半导体晶圆的分离，汞蒸气经排气通道进入汞蒸气反应过滤系统进行吸附处理，能简单高效地清除晶圆表面的残留汞，获得洁净的晶圆表面，同时不产生汞废液，经反应过滤后的废气可以直接排出室外而不造成空气污染，对环境友好，另外汞蒸气反应过滤系统可多次循环利用，大大缩减工业级量产外延片测试过程中的成本，利于广泛推广应用。

Description

去除晶圆表面汞残留处理装置
技术领域
本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种去除晶圆表面汞残留处理装置。
背景技术
近年来，以碳化硅(SiC)为代表的第三代宽禁带半导体材料，和传统的Si相比，拥有更宽的禁带宽度，更强的击穿场强以及更好的热导率，是制备大功率、微波等高温高频器件的理想材料。碳化硅外延生长是制作功率器件的基础核心工序，通过外延生长可以实现载流子浓度、导电类型及膜厚的精确控制，从而得到高质量的外延片。载流子浓度的大小和均匀性是外延片非常重要的性能指标，其决定着SiC功率器件的耐压特性和良率，所以SiC外延片载流子浓度的检测是高质量SiC外延片产业化不可或缺的工序。
目前半导体行业内较常用的载流子浓度测试方法是汞探针高频电容-电压测试法。虽然测试过程稳定性好，但是由于汞CV的载流子浓度测试是基于汞液体与半导体表面形成的肖特基接触来实现的，所以在测试过程中，晶片表面必须与汞直接接触，这就导致了晶片表面的汞残留问题。在半导体制造工艺过程，对晶片表面洁净度有较高要求，晶片表面污染尤其是汞残留污染会导致少子寿命降低，击穿电压降低，进而影响器件的性能，所以彻底去除汞残留，清洁晶片表面至关重要。
现在行业内对于晶片表面汞残留的去除主要采用各种溶液浸泡，超声清洗的方法。如公开号“CN106910674B”，名称为“一种去除SiC外延晶片金属污染或残留的方法”的发明专利披露了一种去除SiC外延晶片金属污染或残留的方法，该方法将SiC外延晶片依次进行硫酸+双氧水加热浸泡，丙酮浸泡及超声波清洗，氨水+双氧水+去离子水加热浸泡，盐酸+双氧水+去离子水加热浸泡，去离子水冲洗，高速旋转甩干的步骤，该方法虽然能够有效的去除表面汞残留，但是整个清洗过程工艺繁琐，效率低，并且会产生大量含汞废液，鉴于含汞废液的回收成本高，需要寻求一种简单高效且低成本的汞污染去除方法，以期提高量产外延片中测试的效率并大大减低晶圆清洗成本。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，操作简单，除尘效果好的去除晶圆表面汞残留处理装置。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
一种去除晶圆表面汞残留处理装置，其包括加热腔体、进气通道、排气通道和汞蒸气反应过滤系统，所述加热腔体内设有用来放置晶圆的放置位；所述进气通道和排气通道设置在加热腔体上；所述汞蒸气反应过滤系统与所述排气通道相连接。
作为本实用新型的一种优选方案，在所述放置位上设有晶片基座，给晶圆的定位放置带来方便。
作为本实用新型的一种优选方案，于所述加热腔体的旁边位置设有能对其进行热传递加热、感应加热或热辐射加热的加热装置。该加热装置加热温度区间为50～800℃。
作为本实用新型的一种优选方案，所述进气通道位于加热腔体的下部位置，且该进气通道的出气口端朝向所述晶圆。使得进气路线扫过晶圆表面，提升处理效果。
作为本实用新型的一种优选方案，所述进气通道的数量为两根，对称设置在所述加热腔体的下部两侧位置。
作为本实用新型的一种优选方案，所述排气通道的一端伸入所述加热腔体内，且呈逐渐增大状形成喇叭口。
作为本实用新型的一种优选方案，所述汞蒸气反应过滤系统的出气端与抽气泵相连接。
作为本实用新型的一种优选方案，所述汞蒸气反应过滤系统包括外筒壳、内腔体和改性活性炭颗粒，所述外筒壳套设在内腔体上，且形成夹层空间，该夹层空间通入冷却循环水，所述含碘活性炭颗粒位于内腔体内，该内腔体设有与所述排气通道相对接的接口。
作为本实用新型的一种优选方案，所述内腔体的出气端的尺寸较小，另一端呈逐渐增大状，即出气端的尺寸逐渐变小，能提升去除汞蒸气。
作为本实用新型的一种优选方案，所述改性活性炭颗粒为活性炭负载Cl、S、I等单质或者化合物。例如含碘活性炭颗粒、含硫活性炭颗粒或含FeCl3活性炭颗粒等。
本实用新型的有益效果为：本实用新型结构设计巧妙、合理，对加热腔体进行加热，位于加热腔体内的晶圆受热使其表面的汞液滴蒸发成为汞蒸气，从而实现汞与半导体晶圆的分离，通过进气通道的吹气扫过晶圆表面，提升分离速度，使汞蒸气经排气通道进入汞蒸气反应过滤系统进行吸附处理，能简单高效地清除晶圆表面的残留汞，获得洁净的晶圆表面，同时不产生汞废液，不造成污染环境，另外汞蒸气反应过滤系统可多次循环利用，大大缩减工业级量产外延片测试过程中的成本，利于广泛推广应用。
下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图1。
图2是图1中汞蒸气反应过滤系统的结构示意图。
图3是本实用新型的结构示意图2。
图4是图3中汞蒸气反应过滤系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1，参见图1和图2，本实施例提供的一种去除晶圆表面汞残留处理装置，其包括加热腔体1、进气通道2、排气通道3、汞蒸气反应过滤系统4和抽气泵5。
所述加热腔体1内设有用来放置晶圆6的放置位；较佳的，在所述放置位上设有晶片基座7，然后将晶圆6定位放置在晶片基座7上。
所述进气通道2和排气通道3设置在加热腔体1上；其中，所述进气通道2位于加热腔体1的下部位置，且该进气通道2的出气口端朝向所述晶圆6。使得进气路线扫过晶圆6表面，提升处理效果。所述进气通道2的数量优选为两根，对称设置在所述加热腔体1的下部两侧位置，更能加快晶圆表面的空气流通速度，进而提升晶圆表面的汞蒸气蒸发效果。
所述汞蒸气反应过滤系统4与所述排气通道3相连接。具体的，所述汞蒸气反应过滤系统4包括外筒壳41、内腔体42和改性活性炭颗粒43，所述外筒壳41套设在内腔体42上，且形成夹层空间，该夹层空间通入冷却循环水44，所述含碘活性炭颗粒位于内腔体42内，该内腔体42设有与所述排气通道3相对接的接口45和与出气端46。所述汞蒸气反应过滤系统4的出气端46与抽气泵5相连接。
工作时，于所述加热腔体1的底面设有加热装置8。该加热装置8通过热辐射加热方式将热腔体加热至400℃。使晶圆6表面的残留汞全部蒸发为汞蒸气。通过进气通道2送入惰性气体Ar气作为载气，气流进入方向设置让载气吹扫晶圆6表面。所述排气通道3的一端伸入所述加热腔体1内，且呈逐渐增大状形成喇叭口，整体呈下大上小的锥形，便于更加有效的抽取气体。在抽气泵5的作用下，将汞蒸气抽入汞蒸气反应过滤系统4中进行吸附。如图2所示，往汞蒸气反应过滤系统4的夹层空间引入冷却循环水44使汞蒸气冷凝。本实施例中，所述内腔体42的出气端的尺寸较小，另一端呈逐渐增大状，即出气端的尺寸逐渐变小，能减缓气体流动速度，延长汞蒸气与改性活性炭颗粒43的接触时间，进一步提升去除汞蒸气。内腔体42内填充的改性活性炭颗粒43为含碘活性炭颗粒，含碘活性炭颗粒分段式填充在内腔体42内，汞蒸气经过含碘活性炭颗粒时，含碘活性炭颗粒中的碘与汞发生反应，Hg+I2＝HgI2，反应形成碘化汞被活性炭物理吸附，达到除汞效果。
实施例2，参见图3和图4，本实施例提供的一种去除晶圆表面汞残留处理装置，其与实施例1的结构大致相同，区别点在于，于所述加热腔体1的侧壁上设有多个加热装置8，该加热装置8通过热传递加热方式将热腔体加热。其它实施例中，该加热装置8也可以通过感应加热或其它方式实现将热腔体加热。所述内腔体42呈直筒状，即为等径延伸。内腔体42内填充的改性活性炭颗粒43为附载FeCl3的活性炭颗粒。附载FeCl3的活性炭颗粒填充满内腔体42。其它实施例，所述改性活性炭颗粒43可以为其它活性炭负载Cl、S、I等单质或者化合物。
工作时，加热装置8通过热传递加热方式将热腔体加热至300℃，使晶圆6表面的残留汞全部蒸发为汞蒸气。通过进气通道2送入惰性气体氩气作为载气，气流进入方向设置让载气吹扫晶圆6表面。在抽气泵5的作用下，将汞蒸气抽入汞蒸气反应过滤系统4中进行吸附，待汞蒸气进入汞蒸气反应过滤系统4后于与FeCl3的活性炭颗粒中FeCl3发生化学反应：2FeCl3+2Hg＝2FeCl2+Hg2Cl2，反应生成的固体颗粒被活性炭物理吸附。为了保证更好的除汞效果，可以相应提高填充吸附颗粒的更换频率。
本实用新型去除晶圆表面汞残留处理装置，可以用于晶片清洁工序中，能够简单高效地保证晶圆表面汞残留的清除，不产生任何汞废液，经反应过滤后的废气可以直接排出室外而不造成空气污染，对环境友好。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。如本实用新型上述实施例所述，采用与其相同或相似的结构而得到的其它装置，均在本实用新型保护范围内。

Claims (10)

1.一种去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于，其包括:
加热腔体，该加热腔体内设有用来放置晶圆的放置位；
设置在所述加热腔体上的进气通道和排气通道；
以及连接在所述排气通道的汞蒸气反应过滤系统。
2.根据权利要求1所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述放置位上设有晶片基座。
3.根据权利要求1所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：于所述加热腔体的旁边位置设有能对其进行热传递加热、感应加热或热辐射加热的加热装置。
4.根据权利要求1所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述进气通道位于加热腔体的下部位置，且该进气通道的出气口端朝向所述晶圆。
5.根据权利要求4所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述进气通道的数量为两根，对称设置在所述加热腔体的下部两侧位置。
6.根据权利要求1所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述排气通道的一端伸入所述加热腔体内，且呈逐渐增大状形成喇叭口。
7.根据权利要求1所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述汞蒸气反应过滤系统的出气端与抽气泵相连接。
8.根据权利要求1或7所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述汞蒸气反应过滤系统包括外筒壳、内腔体和改性活性炭颗粒，所述外筒壳套设在内腔体上，且形成夹层空间，该夹层空间通入冷却循环水，所述改性活性炭颗粒位于内腔体内，该内腔体设有与所述排气通道相对接的接口。
9.根据权利要求8所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述内腔体的出气端的尺寸较小，另一端呈逐渐增大状。
10.根据权利要求8所述的去除晶圆表面汞残留处理装置，其特征在于：所述改性活性炭颗粒为含碘活性炭颗粒、含硫活性炭颗粒或含FeCl3活性炭颗粒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113634556A (zh) * 2021-08-10 2021-11-12 叶建蓉 一种硅片表面除液清理设备
CN113871282A (zh) * 2021-09-26 2021-12-31 长鑫存储技术有限公司 气体清除设备、方法、装置、控制系统及存储介质
CN114147015A (zh) * 2021-11-26 2022-03-08 苏州普瑞得电子有限公司 一种用于表面处理槽中液体的清理装置

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