закрыть
Выберите сайт
глобальный
Социальные средства массовой информации
Просмотры:657 Автор:Рукинба Время публикации: 2026-07-28 Происхождение:Работает
В процессе производства полупроводниковых приборов под химической очисткой понимают удаление различных вредных примесей или масляных пятен, адсорбированных на поверхностях полупроводников, металлических материалов и инструментов.
В этом процессе используются различные химические реагенты и органические растворители для реакции с загрязнителями или их растворения. Это часто сопровождается физическими мерами, такими как обработка ультразвуком, нагрев или вакуумирование для десорбции примесей. Наконец, поверхности промываются большим количеством горячей и холодной деионизированной воды высокой чистоты, чтобы получить первозданный вид.
Химическая очистка является важным этапом в каждом технологическом эксперименте. Качество очистки напрямую влияет на результаты эксперимента; неправильное лечение может привести к неудачным или некачественным результатам. Понимание принципов химической очистки жизненно важно для успешного технологического процесса.
Полупроводники чрезвычайно чувствительны к примесям. Даже следовые количества (одна часть на миллион или меньше) могут радикально изменить их физические свойства. Мы используем эту чувствительность посредством контролируемого легирования для создания различных полупроводниковых устройств. Однако та же самая чувствительность делает непреднамеренное загрязнение серьезным препятствием. Источниками загрязнения могут стать химические реагенты, производственный инструмент и даже промывочная вода. Даже чистая кремниевая пластина притягивает примеси, если подвергается воздействию воздуха в течение длительного периода времени. Химическая очистка существует для устранения этих загрязнений и поддержания целостности поверхности.
Химическая очистка в основном охватывает три направления:
Очистка поверхности пластины: Очистка самой кремниевой подложки.
Очистка металлических материалов: очистка металлов, используемых при испарении, таких как вольфрамовая проволока для электродов, молибденовые листы для контактных площадок, алюминиевые сплавы для источников и хром для маскирующих пластин.
Очистка инструментов и сосудов: Очистка металлических пинцетов, кварцевых трубок, стеклянной посуды, графитовых форм и изделий из пластика и резины.
Молекулярные загрязнения, обычно адсорбируемые на кремниевых поверхностях, включают натуральные или синтетические масла, смолы и воски. Их часто вводят на этапах подготовки подложки, таких как резка, шлифовка и полировка. Кроме того, в эту категорию попадают масла с пальцев операторов, фоторезисты и остатки органических растворителей.
Молекулярная адсорбция характеризуется физическим притяжением, часто поддерживаемым силами Ван-дер-Ваальса или электростатическим притяжением. Поскольку масла и смолы, как правило, неполярны, они взаимодействуют с остаточными силами несвязанных атомов кремния на поверхности. Эти силы относительно слабы и быстро уменьшаются по мере увеличения расстояния (обычно эффективны в пределах 2–3 Å). Хотя эти примеси легко удалить физически, они в основном нерастворимы в воде. При адсорбции они создают гидрофобную поверхность, которая предотвращает эффективный контакт чистящих растворов (кислот или оснований) с пластиной, затрудняя процесс химической очистки.
Обычные ионные примеси включают K+, Na+, Ga2+, Mg2+, Fe2+, H+, (OH)-, F-, Cl-, S2- и (CO3)2-. Они возникают из воздуха, инструментов, оборудования, химических реагентов, деионизированной воды низкой чистоты, выдыхаемого воздуха и пота.
Ионная адсорбция подпадает под химическую адсорбцию. Эти ионы связываются с поверхностью кремния посредством химических связей. Расстояние между ионом примеси и поверхностными атомами настолько мало, что они фактически становятся частью структуры кремния. В зависимости от своей природы они могут действовать как ловушки электронов (акцепторы) или ловушки дырок (доноры), серьезно влияя на электрические характеристики. Из-за прочности химических связей удалить ионные примеси значительно сложнее, чем молекулярные.
Атомарные примеси в первую очередь относятся к атомам металлов, таких как золото, серебро, медь, железо и никель. Их часто вводят посредством кислотных травильных растворов, где ионы металлов восстанавливаются до атомов в результате реакций замещения и адсорбируются на поверхности.
Атомная адсорбция является самой сильной и труднее всего удаляемой. Поскольку тяжелые металлы, такие как золото и платина, не вступают в реакцию со стандартными кислотами и основаниями, необходимо использовать специализированные реагенты, такие как Эти реагенты образуют растворимые комплексы с атомами металлов, которые затем можно смыть деионизированной водой высокой чистоты. царская водка .
Судя по приведенному выше анализу, молекулярные примеси удалить легче всего, но они могут «маскировать» ионные и атомарные примеси. Поэтому их необходимо предварительно очистить.
Общая последовательность очистки следующая:
Обезжиривание → Деионизация → Деатомизация → Промывка деионизированной водой.
Хотя это стандартная логика, каждый эксперимент требует гибкого подхода. Поскольку состояние поверхности меняется перед каждым испытанием, выбор химикатов и направленность очистки должны корректироваться в зависимости от конкретных требований и желаемых результатов.
Металлические материалы и инструменты, используемые в экспериментах, являются основными источниками загрязнения. Для обеспечения чистоты пластин необходимо тщательно обращаться с металлами и сосудами. Общий принцип заключается в том, чтобы сначала удалить жир, затем провести травление или очистку кислотами, щелочами или царской водкой, а затем заключительную промывку деионизированной водой высокой чистоты.
В экспериментах с полупроводниками часто используются опасные химические вещества и газы, в том числе легковоспламеняющиеся, взрывчатые, токсичные и коррозийные вещества. Правильное обращение имеет важное значение для предотвращения несчастных случаев. В случае возникновения чрезвычайной ситуации сохраняйте спокойствие и принимайте немедленные меры по исправлению ситуации.
Обычные растворители включают толуол, ацетон, этанол, метилэтилкетон, трихлорэтилен и четыреххлористый углерод.
Воспламеняемость: Большинство из них легко воспламеняются. Хранить в прохладных местах вдали от источников возгорания.
Нагрев: Никогда не нагревайте непосредственно на электрической плите; используйте водяную баню.
Пожаротушение: при небольших пожарах используйте влажную ткань или песок. При более крупных пожарах используйте углекислотные или пенные огнетушители. Не используйте воду или кислотно-щелочные огнетушители на водной основе.
Токсичность: Эти растворители летучи и токсичны. Всегда работайте в вытяжном шкафу и обеспечьте сильную вентиляцию.
Обычные реагенты включают сильные кислоты (серную, азотную, соляную, плавиковую и царскую водку) и сильные основания (гидроксид натрия, гидроксид калия). Они сильно разъедают ткани и одежду человека.
Обеспечьте качественную вентиляцию помещений с кислотными/щелочными парами.
Носите соответствующую защитную одежду (резиновые перчатки, маски и т. д.).
Строгий запрет: Никогда не набирайте жидкость в пипетку ртом; используйте резиновую грушу.
Обращайтесь с бутылками осторожно, чтобы не опрокинуть и не разбить. При открывании бутылок направляйте их в сторону от людей.
Правило разбавления: Всегда медленно вливайте кислоту в воду; никогда не лейте воду в концентрированную кислоту.
Нейтрализуйте концентрированные кислоты или основания, предварительно разбавив их водой перед добавлением нейтрализующего агента.
Тщательно промойте контейнеры после использования. В случае химических ожогов немедленно промойте большим количеством воды. При попадании в глаза промойте их водопроводной водой и немедленно обратитесь за медицинской помощью.
Газы подаются через баллоны или трубопроводы. Смеси газов могут быть легковоспламеняющимися или взрывоопасными.
Идентификация: Цилиндры имеют цветовую маркировку и маркировку для идентификации.
Давление: Новые баллоны имеют высокое давление (ок. 150 кг/см²).
Хранение: Летом храните баллоны вдали от прямых солнечных лучей. Хранить вдали от легковоспламеняющихся материалов и открытого огня.
Разделение: Реактивные газы (например, водород и кислород) должны храниться в отдельных помещениях во избежание случайного смешивания.
Остаточное давление: Никогда не разряжайте баллон полностью; всегда оставляйте небольшое количество остаточного газа.
Загрязнение: Не допускайте попадания смазки и масла на клапаны баллонов и гаечные ключи.
Безопасность водорода: перед использованием продуйте систему инертным газом и проверьте на наличие утечек. Должны быть установлены разрядники обратного удара.
Чтобы предотвратить отравление при использовании токсичных реагентов:
Все операции необходимо выполнять в вытяжном шкафу. Остаточные жидкости необходимо утилизировать в специально отведенных безопасных местах.
Операторы должны носить маски и перчатки. Избегайте контакта с кожей или проглатывания.
Тщательно промойте перчатки водой, прежде чем снимать их после эксперимента.
