一种用于处理晶片的装置的制作方法

1.本技术涉及一种用于处理晶片的装置，具体涉及一种用于处理碳化硅晶片的装置，属于半导体材料制备技术领域。


背景技术：

2.碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅晶片常作为外延用碳化硅衬底使用，外延技术是碳化硅基器件制备过程中的核心技术，外延质量的好坏直接决定了碳化硅基器件的性能、寿命、稳定性等关键技术指标，在行业内具有举足轻重的地位。提高外延质量除了对外延工艺参数要求较严格外，对碳化硅衬底本身质量也有很高要求。
3.为提高晶片的质量，即碳化硅衬底的一致性并提高表面质量，目前市场上通用的方法是对碳化硅晶体进行切、磨、抛、洗等加工操作，获得一致性较高的外延用碳化硅衬底。然而这些工序会使得碳化硅衬底表面残留大量的颗粒，传统的清洗方式无法有效去除，这些残留的颗粒将会增大衬底表面的粗糙度，对外延质量造成严重影响，进而降低碳化硅基器件的整体性能。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出了一种用于处理晶片的装置，该装置通过夹持机构和壳体的连接，使得晶片和壳体之间形成清洁腔，清洁气体自壳体底部的进气口进入清洁腔内对晶片进行清洁，随后清洁后气体自夹持机构侧壁上的出气口流出，提高对晶片的清洁度，进而提高碳化硅基器件的整体性能。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种用于处理晶片的装置，该装置包括：
6.壳体，所述壳体顶部开口设置，所述壳体底部设置有进气口；
7.夹持机构，所述夹持机构用于夹持所述晶片，所述夹持机构的下端面与所述壳体的顶部连接，用于密封所述壳体的开口，以使得所述晶片与所述壳体之间形成清洁腔，夹持机构的侧壁上设置有出气口，所述出气口与进气口同侧设置，清洁气体自所述进气口进入所述清洁腔内，并传输至所述晶片表面后经所述出气口流出。
8.可选的，所述夹持机构的端面上设置卡槽，所述卡槽的宽度与所述壳体顶部侧壁的厚度相等，所述壳体通过所述卡槽与所述夹持机构连接。
9.可选的，所述夹持机构包括第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件的下端面与所述第二夹持件的上端面连接，所述第一夹持件和第二夹持件连接处设置容纳所述晶片的密封槽，所述晶片的侧壁与所述密封槽抵接。
10.可选的，所述第一夹持件的上端面上设置第一卡槽，所述第二夹持件的下端面上设置第二卡槽，所述夹持机构分别通过第一卡槽和第二卡槽实现与所述壳体的顶部连接。
11.可选的，所述第一夹持件和所述第二夹持件的侧壁上均设置有多个所述出气口，多个所述出气口沿所述夹持机构的轴向至少成单排设置。
12.可选的，每排所述出气口均匀分布在所述第一夹持件和第二夹持件的周向。
13.可选的，所述出气口为圆形，所述出气口的孔径为5
‑
20mm，每排所述出气口的数量为6
‑
60个。
14.可选的，所述出气口顶部与所述晶片的距离和所述进气口与所述晶片的距离比为1:5
‑
1500。
15.可选的，所述进气口为圆形，所述进气口与所述壳体共中心轴线设置。
16.可选的，所述出气口顶部与所述晶片的距离为0
‑
10mm，所述进气口与所述晶片的距离为50
‑
1500mm。
17.可选的，所述壳体为筒体机构，所述夹持机构与所述壳体的形状相适配。
18.本技术能产生的有益效果包括但不限于：
19.1.本技术所提供的用于处理晶片的装置，通过夹持机构和壳体的连接，使得晶片和壳体之间形成清洁腔，清洁气体自壳体底部的进气口进入清洁腔内对晶片进行清洁，随后清洁后气体自夹持机构侧壁上的出气口流出，提高对晶片的清洁度，进而提高碳化硅基器件的整体性能。
20.2.本技术所提供的用于处理晶片的装置，第一夹持件和第二夹持件连接处设置容纳晶片的密封槽，通过第一夹持件和第二夹持件的分离与扣合，可灵活的将碳化硅晶片放入密封槽或从密封槽内取出，提高该装置的操作便捷性，并提升碳化硅晶片的清洁效率。
21.3.本技术所提供的用于处理晶片的装置，在第一夹持件和第二夹持件的侧壁上均设置出气口，通过夹持机构的翻转，可对碳化硅晶片的两个表面进行处理，便于掺杂颗粒的清洁气体顺利自出气口流出，减少清洁腔内的颗粒的数量，避免颗粒二次附着在碳化硅晶片的表面。
22.4.本技术所提供的用于处理晶片的装置，出气口顶部与碳化硅晶片的距离要小于进气口与碳化硅晶片的距离，能够保证清洁气体在进入至清洁腔时是吹向碳化硅晶片表面的，而不会出现清洁气体未到达碳化硅晶片表面就直接从出气口流出的情况，提高清洁气体的有效利用率，避免清洁气体的浪费，节约成本。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1为本技术实施例涉及的用于处理晶片的装置的剖面图；
25.图2为本技术实施例涉及的夹持机构的立体示意图；
26.图3为本技术涉及的夹持机构的局部切面示意图；
27.部件和附图标记列表：
28.10、壳体；11、进气口；21、第一夹持件；22、第一凹槽；23、第一卡槽；24、第二夹持件；25、第二凹槽；26、第二卡槽；27、出气口；30、碳化硅晶片；40、气源；41、控制器；50、加热线圈。
具体实施方式
29.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详
细说明。
30.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
32.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.本技术的实施例公开了一种用于处理晶片的装置，该装置可以用于对各种类型的晶片的进行处理，例如碳化硅晶片或三族元素氮化物如氮化镓或氮化铝的晶片等，以提高晶片的质量，提高晶片作为外延用衬底的质量，下面以碳化硅晶片为例进行说明，但不限于此。
37.参考图1，该用于处理晶片的装置包括壳体10和夹持机构，壳体10顶部开口设置，壳体10底部设置有进气口11；夹持机构用于夹持碳化硅晶片30，夹持机构的下端面与壳体10的顶部连接，用于密封壳体10的开口，以使得晶片与壳体10之间形成清洁腔，夹持机构的侧壁上设置有出气口27，出气口27与进气口11同侧设置，清洁气体自进气口11进入清洁腔内，并传输至碳化硅晶片30表面后经出气口27流出。碳化硅晶片30固定于夹持机构内，通过夹持机构与壳体10的连接，使得碳化硅晶片30和壳体10之间形成清洁腔，气源40内的清洁气体自壳体10底部的进气口11进入清洁腔内，并向碳化硅晶片30运动，对碳化硅晶片30产
生一定的气流冲击力，对碳化硅晶片30进行清洁，该冲击力能够将碳化硅晶片30表面的颗粒带动至出气口27流出，随着清洁气体的持续吹入与流出，通过控制器41控制流入清洁腔内的清洁气体的流量，可持续对碳化硅晶片30进行清洁，并且被清洁气体吹动下来的颗粒直接自出气口27流出，不会对碳化硅晶片30进行再次污染，有效降低碳化硅晶片30表面附着的颗粒数量，提高碳化硅晶片30的质量，将其作为外延衬底使用时，可有效提高碳化硅基器件的使用性能。
38.作为一种实施方式，夹持机构的端面上设置卡槽，卡槽的宽度与壳体10顶部侧壁的厚度相等，壳体10通过卡槽与夹持机构连接。壳体10与夹持机构可拆卸连接，可灵活对碳化硅晶片30进行清洁，便于操作，夹持机构的卡槽与壳体10的顶部配合，能够提高清洁腔的密封程度，避免清洁气体自夹持机构和壳体10的连接处泄露，减少清洁气体的浪费，提高清洁气体的利用率，节约成本。
39.具体的，根据碳化硅所需要的清洁目标，例如仅需要清洁一个表面时，卡槽可以设置在夹持机构的一个端面上，出气口27仅设置在卡槽同侧即可，当碳化硅晶片30清洁完成后，将其取下并进行下一碳化硅晶片30的清洁即可；当碳化硅晶片30的两个表面均需要清洁时，为了减少操作步骤，卡槽设置在夹持机构的两个端面上，在碳化硅晶片30的两侧均设置出气口27，将碳化硅晶片30的一个表面清洁完成后，翻转该夹持机构，继续对碳化硅晶片30的另一表面进行清洁，提高清洁效率，节约时间，适用于大规模化处理碳化硅晶片30。
40.作为一种实施方式，夹持机构包括第一夹持件21和第二夹持件24，第一夹持件21的下端面与第二夹持件24的上端面连接，第一夹持件21和第二夹持件24连接处设置容纳晶片的密封槽，晶片的侧壁与密封槽抵接。通过第一夹持件21和第二夹持件24的分离与扣合，可灵活的将碳化硅晶片30放入密封槽或从密封槽内取出，提高该装置的操作便捷性，并提升碳化硅晶片30的清洁效率。
41.具体的，该密封槽由沿第一夹持件21下端面上凹的第一凹槽22和沿第二夹持件24上端面下凹的第二凹槽25组成，其中第一凹槽22和第二凹槽25均相对于第一夹持件21和第二夹持件24的内侧壁凸起设置，该设置方式下，密封槽围绕碳化硅晶片30的周向，对碳化硅晶片30起到支撑和保护作用，避免清洁气体进入清洁腔时，气流冲击力过大造成晶片损伤，并且密封槽环绕碳化硅晶片30的一周，若清洁气体气流过大，容易产生气流，该设置方式能够缓冲一部分气流，避免碳化硅晶片30应力集中产生破裂，提高该装置的操作安全性，提高碳化硅晶片30的成品率，节约成本。
42.作为一种优选的实施方式，第一夹持件21的上端面上设置第一卡槽23，第二夹持件24的下端面上设置第二卡槽26，夹持机构分别通过第一卡槽23和第二卡槽26实现与壳体10的顶部连接。第一卡槽23与壳体10顶部连接，清洁碳化硅晶片30的一个表面，清洁完成后，翻转夹持机构，使得第二卡槽26与壳体10的顶部连接，清洁碳化硅晶片30的另一表面，该设置方式下，将碳化硅晶片30放置于密封槽内，在无需将碳化硅晶片30取下的情况下，通过翻转夹持机构即可灵活对碳化硅晶片30的两个表面，提高碳化硅晶片30的清洁效率，节约操作步骤，节省时间，提高该装置的实用性。
43.作为一种优选的实施方式，第一卡槽23和第二卡槽26的内部设置有密封垫，用于提高夹持机构与壳体10的密封程度，进一步防止清洁气体的泄露，提高碳化硅晶片30的清洁效果。
44.作为一种实施方式，第一夹持件21和第二夹持件24的侧壁上均设置有多个出气口27，多个出气口27沿夹持机构的轴向至少成单排设置，优选的，每排出气口27均匀分布在第一夹持件21和第二夹持件24的周向。通过在第一夹持件21和第二夹持件24的侧壁上均设置出气口27，可便于掺杂颗粒的清洁气体顺利自出气口27流出，减少清洁腔内的颗粒的数量，避免颗粒二次附着在碳化硅晶片30的表面。将多个出气口27至少成单排设置，并且每排出气口27均匀分布在第一夹持件21和第二夹持件24的周向，能够进一步促进带有颗粒的清洁气体自出气口27流出，提高对碳化硅晶片30的清洁效果。优选的，相邻两排之间的出气口27位置交错，可进一步促进清洁气体的流出。
45.作为一种实施方式，出气口27为圆形，出气口27的孔径为5
‑
20mm，每排出气口27的数量为6
‑
60个。出气口27为圆形，不会阻碍清洁气体的流动，出气口27的孔径和数量可保证清洁气体的清洁效果，若出气口27孔径过小或数量过少，会导致清洁气体流动缓慢，导致清洁腔内留存有颗粒，并且压力会增加，使得碳化硅晶片30出现二次污染和破裂，降低碳化硅晶片30表面的清洁度并提高成本；若出气口27孔径过大或数量过多，则清洁气体容易自出气口27直接流出，降低清洁效果，因此将出气口27设置在该范围内，有利于提高碳化硅晶片30的清洁效果和节约成本。
46.作为一种实施方式，出气口27顶部与晶片的距离和进气口11与晶片的距离比为1:5
‑
1500，出气口27顶部与碳化硅晶片30的距离要小于进气口11与碳化硅晶片30的距离，能够保证清洁气体在进入至清洁腔时是吹向碳化硅晶片30表面的，而不会出现清洁气体未到达碳化硅晶片30表面就直接从出气口27流出的情况，提高清洁气体的有效利用率，避免清洁气体的浪费，节约成本。
47.作为一种优选的实施方式，出气口27顶部与碳化硅晶片30的距离为0
‑
10mm，若出气口27顶部与碳化硅晶片30的距离过大，容易出现清洁气体直接自出气口27流出，造成清洁气体浪费的现象，并且还会影响清洁气体带动颗粒流出，使得碳化硅晶片30表面被吹动下来的颗粒依然存留在清洁腔内，造成碳化硅晶片30的二次污染，降低碳化硅晶片30的清洁度。进气口11与晶片的距离为50
‑
1500mm，进气口11与碳化硅晶片30距离过小，清洁气体产生的冲击力过大，会对碳化硅晶片30造成损伤，甚至导致碳化硅晶片30破裂，降低碳化硅晶片30的成品率；进气口11与碳化硅晶片30距离过大，待清洁气体传输至碳化硅晶片30表面时，产生的冲击力过小，降低对碳化硅晶片30的清洁效果，使得碳化硅晶片30清洁不干净，从而会残留较多的颗粒，影响碳化硅晶片30作为外延衬底时的使用性能。
48.作为一种实施方式，进气口11为圆形，进气口11与壳体10共中心轴线设置，进气口11设置在壳体10的底部并且与壳体10的中心轴线重合，该设置方式能够保证清洁气体自壳体10的底部中心进入该清洁腔，清洁气体达到碳化硅晶片30周向的距离是相等的，使得清洁后的碳化硅晶片30表面的光洁程度一致，进而在作为外延衬底使用时，能够提高碳化硅基器件的使用性能，例如灵敏性、导电性或半绝缘性等。
49.作为一种实施方式，壳体10为筒体机构，夹持机构与壳体10的形状相适配。碳化硅晶片30通常被加工成圆形，因此壳体10设置为圆筒状，根据碳化硅晶片30的尺寸选择合适的壳体10，提高该装置的普适性。优选的，壳体10的内径为50
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500mm，可根据壳体10的内径和长度合理设置出气口27的数量。夹持机构与壳体10的形状相适配，能提高壳体10与夹持机构的密封性，进一步提高碳化硅晶片30的清洁度。
50.作为一种实施方式，清洁腔外侧套设有加热线圈50，能够对进入清洁腔内的清洁气体进行加热，热的气流可更快的将碳化硅晶片30表面附着的颗粒吹动，提高清洁气体的清洁效果，并且还能在一定程度上释放晶片的应力，进一步提高碳化硅晶片30的质量。
51.该用于处理晶片的装置的使用方法为：盖合第一夹持件和第二夹持件，将碳化硅晶片固定在第一夹持件和第二夹持件形成的密封槽内，随后将第一夹持件的第一卡槽与壳体的顶部连接，碳化硅晶片的表面与壳体之间形成清洁腔，打开进气口，清洁气体自进气口进入至清洁腔内，并对碳化硅晶片的表面进行清洁，清洁气体带动碳化硅晶片表面的颗粒流动至第一夹持件侧壁的出气口流出，加热温度300
‑
1500℃，清洁时间2
‑
5h，关闭进气口；清洁完毕后将夹持机构翻转，第二夹持件的第二卡槽与壳体的顶部连接，对碳化硅晶片的另一表面进行清洁，加热温度300
‑
1500℃，清洁时间2
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5h；清洁完毕后将进气口关闭，将碳化硅晶片打开第一夹持件和第二夹持件，将碳化硅晶片取下即可。
52.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
53.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。