I halvleder‑I forbindelse med eksperimenter med apparatprocesser refererer kemisk rengøring til fjernelse af forskellige skadelige urenheder eller olieforurenende stoffer, der er adsorberet på overfladerne af halvledere, metalliske materialer og laboratorieudstyr. Rengøring anvender kemiske reagenser og organiske opløsningsmidler til at udløse kemiske reaktioner og opløsningseffekter med urenheder og olieforurenende stoffer, der er adsorberet på emneoverflader. Fysiske foranstaltninger såsom ultralydbehandling, opvarmning og vakuumpumpning kan også anvendes til at desorbere urenheder fra emneoverflader. Emner skylles derefter med store mængder højtryksrens.‑renhed varm‑og‑koldt deioniseret vand for at opnå rene overflader.
1.1 Vigtigheden af kemisk rengøring
Kemisk rengøring er påkrævet for ethvert eksperiment i procestestning. Kvaliteten af den kemiske rengøring har en afgørende indflydelse på de eksperimentelle resultater. Forkert rengøring kan føre til mislykkede eller dårlige resultater.‑kvalitetsresultater af eksperimentelle resultater. Derfor er forståelse af funktionerne og principperne for kemisk rengøring afgørende for succesfulde procesforsøg.
Som bekendt er en nøgleegenskab ved halvledere deres høje følsomhed over for urenheder. Selv små urenheder ved delene‑om‑millionniveau kan ændre halvlederes fysiske egenskaber. Denne egenskab bruges til at fremstille halvlederkomponenter med forskellige funktioner via doping. Ikke desto mindre skaber denne samme egenskab udfordringer for halvledere.‑eksperimenter med apparatprocessen. Kemiske reagenser, procesværktøjer og rengøringsvand kan alle fungere som kilder til skadelig urenhedskontaminering. Selv uberørte halvlederwafere vil blive udsat for mærkbar urenhedskontaminering efter længere tids eksponering for den omgivende luft. Kemisk rengøring eliminerer skadelig urenhedskontaminering og opretholder rent silicium‑waferoverflader.
1.2 Omfanget af kemisk rengøring
Kemisk rengøring dækker hovedsageligt tre kategorier:
Rengøring af silikone‑waferoverflader;
Rengøring af metalliske materialer (f.eks. wolframfilamenter til fordampningselektroder, molybdænplader til fordampningsunderstøtninger, aluminiumlegeringer til fordampningskilder, krom til krom)‑fremstilling af maske);
Rengøring af værktøj og beholdere (f.eks. metalpincetter, kvartsrør, glasbeholdere, grafitforme, plast- og gummiprodukter).
1.3 Typer af forurenende stoffer på silicium‑Waferoverflader
(1) Molekylær‑Type Urenhed Adsorption
Typisk molekylær‑danner forurenende stoffer adsorberet på silicium‑Waferoverflader omfatter naturlige eller syntetiske fedtstoffer, harpikser og olier. Urenheder, der opstår under skæring, slibning og polering af substrater, falder oftest ind under denne kategori. Andre kilder omfatter fingeraftryk, fotoresistrester og rester af organisk materiale.‑opløsningsmiddelaflejringer.
Molekylær‑urenheder af denne type absorberes for det meste fysisk og bindes til silicium‑waferoverflader ved elektrostatisk tiltrækning. Molekyler af fedtstoffer, harpikser og olier er generelt ikke‑polær. Binding opstår ved tiltrækning mellem neutrale urenhedsmolekyler og utilfredsstillede restkræfter i overfladens siliciumatomer. Denne interaktion svarer til van der Waals-kræfter mellem molekyler i molekylære krystaller. Sådanne tiltrækningskræfter er relativt svage og aftager hurtigt med stigende intermolekylær afstand. Det effektive interaktionsområde er cirka 2‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), sammenlignelig med molekylære diametre. Derfor molekylære‑urenheder af denne type kan fjernes forholdsvis let.
Et andet vigtigt kendetegn er, at de fleste molekylære‑type forurenende stoffer er vand‑uopløselige organiske forbindelser. Deres adsorption gør silicium‑Waferoverflader er hydrofobe, hvilket hindrer effektiv kontakt mellem deioniseret vand/syre‑alkaliske opløsninger og waferoverflader. Dette forhindrer reagenser i at interagere med overfladepartikler og hæmmer effektiv kemisk rengøring.
(2) Ionisk‑Type Urenhed Adsorption
Fælles ion‑danner urenheder adsorberet på silicium‑waferoverflader inkluderer K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻og så videre. Disse urenheder stammer fra forskellige kilder: omgivende luft, redskaber og udstyr, kemiske stoffer, lavt‑renhed afioniseret vand, postevand, udåndet ånde og operatørsved.
Ionisk‑Adsorption af denne type tilhører i vid udstrækning kemisorption. Urenhedioner binder sig til waferoverflader gennem kemiske stoffer‑bindingskræfter. Ligevægtsafstandene mellem urenheder og overfladeatomer er ekstremt korte, således at adsorberede ioner kan betragtes som en del af siliciumgitteret. Kemisorberede ioniske urenheder kan fungere som indfangningscentre: nogle binder frie gitterelektroner og fungerer som acceptorer; andre indfanger frie huller og fungerer som donorer. På grund af stærke kemisorptionskræfter er fjernelse af ioniske urenheder langt vanskeligere end eliminering af molekylære forurenende stoffer.
(3) Atomisk‑Type Urenhed Adsorption
Atomar‑Overfladeforurenende stoffer fra formen er primært metalatomer såsom guld, sølv, kobber, jern og nikkel. Disse metalatomer dannes normalt ved reduktive fortrængningsreaktioner i sure ætsemidler, hvor de aflejres på silicium.‑waferoverflader.
Atomar‑type adsorption udviser den stærkeste bindingskraft og er sværest at eliminere. Tung‑Metalatomer som guld og platin reagerer næsten ikke med almindelige syrer og baser. Derfor kræves der særlige reagenser som kongevand for at danne opløselige komplekser. Kompleksbundne metalliske stoffer vaskes efterfølgende væk med høje‑renhed afioniseret vand.
1.4 Generelt silicium‑Procedure for rengøring af vafler
Som analyseret ovenfor, molekylær‑urenheder af den type er forholdsvis lette at fjerne. Resterende molekylære forurenende stoffer kan maskere ioniske‑og atomar‑type urenheder og hindre deres fjernelse. Derfor skal molekylære forurenende stoffer først elimineres fuldstændigt under siliciumbehandling‑kemisk rengøring af wafere.
Ionisk‑og atomar‑urenheder af typen kemisorberes med stærk overfladeaffinitet. Atomare forurenende stoffer er normalt til stede i små mængder og inerte over for almindelige syrer og baser; de kan kun opløses af kongevand eller surt hydrogen‑peroxidopløsninger. Kongevand og sur hydrogenperoxid opløser også ioniske urenheder. Standardarbejdsgangen bruger syre‑alkaliske opløsninger eller alkalisk hydrogenperoxid til først at fjerne ioniske urenheder. Resterende ioniske forurenende stoffer og atomare urenheder fjernes derefter ved hjælp af kongevand eller sur hydrogenperoxid. En sidste skylning med høj‑Rent deioniseret vand fuldender processen.
Kort sagt, den generelle silicium‑Waferrengøringssekvensen er: Affedtning→Fjernelse af ioner→Atomar‑fjernelse af urenheder→Deioniseret‑skylning med vand.
Siliciumwafere skal gennemgå kemisk rengøring før hvert eksperiment. Overfladeforholdene varierer dog fra forsøg til forsøg. Rengøringskemikalier og prioriterede mål varierer derfor i overensstemmelse hermed. Praktiske rengøringsarbejdsgange er fleksible. Konkrete metoder og trin skal bestemmes individuelt.‑by‑i henhold til den faktiske rengøring‑effektkrav.
1.5 Rengøringsbehandling til almindelige metaller og redskaber
Metalliske materialer og laboratorieværktøjer er vigtige kilder til silicium‑Waferkontaminering. Grundig rengøring af metaller og redskaber er obligatorisk for at garantere waferkontaminering‑overfladerenhed. Det generelle rengøringsprincip for metaller og redskaber er: fjern først fedtforurenende stoffer; udfør ætsning eller vask med syrer, baser, vaskeopløsninger eller kongevand; og afslut med grundig skylning med høj‑renhed afioniseret vand.
2 Sikkerhedsviden
Eksperimenter anvender ofte forskellige kemikalier og gasser, herunder brandfarlige, eksplosive, giftige og ætsende syre.‑alkaliske stoffer. Forkert håndtering kan udløse ulykker. Forebyggende foranstaltninger bør prioriteres. Hvis der sker en ulykke, skal du forholde dig rolig og straks iværksætte passende korrigerende handlinger.
2.1 Sikker håndtering af organiske opløsningsmidler
Almindelige organiske opløsningsmidler omfatter toluen, acetone, ethanol, methylethylketon, trichlorethylen og tetrachlormetaller. De fleste organiske opløsningsmidler er brandfarlige og kan antændes under høje temperaturer.‑temperaturforhold eller i nærheden af åben ild. Opbevar dem køligt og væk fra antændelseskilder. Opvarm ikke beholdere med opløsningsmidler direkte på elektriske komfurer; vand‑Opvarmning af badekar foretrækkes, når opvarmning er nødvendig. I tilfælde af brand, sluk flammerne med en fugtig klud, fint sand, kulstof‑dioxidslukkere, kulstof‑tetrakloridslukkere eller skumslukkere. Brug aldrig vand eller vand‑baseret syre‑alkaliske slukningsmidler.
Organiske opløsningsmidler er flygtige og har varierende grader af toksicitet. Alle operationer skal udføres i stinkskabe med tilstrækkelig ventilation.
2.2 Sikker håndtering af syrer og baser
Eksperimenter bruger stærke‑sure opløsninger såsom svovlsyre, salpetersyre, saltsyre, flussyre og kongevand, samt stærke‑alkaliske opløsninger, herunder natriumhydroxid og kaliumhydroxid. Disse stoffer er stærkt ætsende for menneskers hud og tøj og kræver omhyggelig sikkerhedskontrol.
Installer effektive ventilations- og udsugningssystemer i områder, hvor der kan ophobes syre- eller alkalidampe.
Operatører skal bære passende beskyttelsesudstyr såsom gummihandsker og åndedrætsværn.
Pipetter aldrig syre- eller baseopløsninger gennem munden; brug pipetter forsynet med gummikugler.
Vær forsigtig under transport for at forhindre, at flasken vælter eller går i stykker. Ret flaskeåbningerne væk fra personalet, når du åbner beholderne.
Tilsæt altid svovlsyre langsomt til vandet for at fortynde det. Hæld aldrig vand i koncentreret svovlsyre.
Før neutralisering fortyndes koncentrerede syrer eller baser med vand, og neutraliseringen udføres derefter med tilsvarende base- eller syreopløsninger.
Tomme beholdere, der tidligere har indeholdt koncentrerede syrer eller baser, skal tømmes helt, skylles gentagne gange med vand og derefter underkastes rutinemæssig rengøring.
I tilfælde af syre‑Ved alkaliske forbrændinger, skyl straks det berørte væv med rigeligt rindende vand. Hvis stænk kommer i øjnene, skylles øjnene hurtigt med store mængder vand fra hanen. Søg omgående lægehjælp efter skylning, uanset forbrændingens sværhedsgrad eller øjeneksponering.
2.3 Sikker håndtering af gasser
Eksperimentelle gasser tilføres via høje‑trykflasker eller gasrørledninger. Blanding af visse gasser kan resultere i forbrænding eller eksplosion.
Gasflasker er farvede‑kodet og mærket for at identificere indeholdte gasser. Cylindre holder gassen ved højt tryk; nyfyldte cylindre når cirka 150 kg/cm²Der gælder særlige sikkerhedsforanstaltninger under opbevaring og brug.
Undgå direkte sollys på gasflasker om sommeren. Hold brandfarlige materialer og antændelseskilder væk fra flasken.‑opbevaringszoner.
Opbevar gaspar, der reagerer brandbart eller eksplosivt ved kontakt (f.eks. brint- og iltflasker), i separate, isolerede rum for at undgå ulykker forårsaget af gaslækage.
Udtøm ikke cylindergassen fuldstændigt; opretholder et vist resttryk inde i cylindrene.
Forhindr fedtforurening på cylinderventiler og skruenøgler.
Når der anvendes brint, skal luften udrenses fra udstyret med inert gas, hele systemet inspiceres for lækager, og der skal installeres tilbageslagssikringer.
2.4 Sikker håndtering af giftige stoffer
Forebyg forgiftning ved arbejde med giftige kemiske reagenser og forbindelser i eksperimenter. De centrale sikkerhedsprincipper er som følger:
Udfør arbejdet i stinkskabe. Behandl affaldsrester og spildvæsker, før de bortskaffes på de angivne sikre steder.
Brug åndedrætsværn og beskyttelseshandsker. Undgå hudkontakt og oral indtagelse af giftige materialer for enhver pris.
Skyl handskerne grundigt med vand, inden du tager dem af efter endt eksperiment.
Opslagstidspunkt: 30. juli 2026