En semiconductores-En los experimentos de procesamiento de dispositivos, la limpieza química se refiere a la eliminación de diversas impurezas dañinas o contaminantes de aceite adsorbidos en las superficies de semiconductores, materiales metálicos y utensilios de laboratorio. La limpieza emplea reactivos químicos y disolventes orgánicos para desencadenar reacciones químicas y efectos de disolución con las impurezas y contaminantes de aceite adsorbidos en las superficies de las piezas de trabajo. También se pueden aplicar medidas físicas como ultrasonidos, calentamiento y bombeo de vacío para desorber impurezas de las superficies de las piezas de trabajo. Luego, las piezas de trabajo se enjuagan con grandes volúmenes de agua de alta presión.-pureza caliente-y-Agua desionizada fría para obtener superficies limpias.
1.1 Importancia de la limpieza química
La limpieza química es necesaria para cada experimento en las pruebas de procesos. La calidad de la limpieza química influye de manera crítica en los resultados experimentales. Una limpieza inadecuada puede provocar fallos o resultados deficientes.-Resultados experimentales de calidad. Por lo tanto, comprender las funciones y los principios de la limpieza química es esencial para el éxito de los experimentos de proceso.
Como es bien sabido, una propiedad clave de los semiconductores es su alta sensibilidad a las impurezas. Incluso trazas de impurezas en las partes-por-Un nivel de dopaje de millones de unidades puede alterar las propiedades físicas de los semiconductores. Esta propiedad se utiliza para fabricar dispositivos semiconductores con diversas funciones mediante el dopaje. Sin embargo, esta misma propiedad plantea desafíos para los semiconductores.-Experimentos de procesos de dispositivos. Los reactivos químicos, las herramientas de procesamiento y el agua de limpieza pueden actuar como fuentes de contaminación por impurezas dañinas. Incluso las obleas semiconductoras prístinas sufrirán una contaminación por impurezas notable después de una exposición prolongada al aire ambiente. La limpieza química elimina la contaminación por impurezas dañinas y mantiene el silicio limpio.-superficies de obleas.
1.2 Alcance de la limpieza química
La limpieza química abarca principalmente tres categorías:
Limpieza de silicona-superficies de obleas;
Limpieza de materiales metálicos (por ejemplo, filamentos de tungsteno para electrodos de evaporación, láminas de molibdeno para soportes de evaporación, aleaciones de aluminio para fuentes de evaporación, cromo para cromo)-fabricación de máscaras);
Limpieza de herramientas y recipientes (por ejemplo, pinzas metálicas, tubos de cuarzo, recipientes de vidrio, moldes de grafito, productos de plástico y caucho).
1.3 Tipos de impurezas contaminantes en el silicio-Superficies de obleas
(1) Molecular-Tipo de adsorción de impurezas
Molecular típico-forman contaminantes adsorbidos en silicio-Las superficies de las obleas incluyen grasas, resinas y aceites naturales o sintéticos. Las impurezas introducidas durante el corte, el rectificado y el pulido del sustrato se incluyen principalmente en esta categoría. Otras fuentes incluyen huellas dactilares, residuos de fotorresina y materia orgánica sobrante.-depósitos de solventes.
Molecular-Las impurezas de este tipo se adsorben y unen principalmente de forma física al silicio.-superficies de obleas por atracción electrostática. Las moléculas de grasas, resinas y aceites generalmente no son-polar. El enlace surge de la atracción entre moléculas de impurezas neutras y fuerzas residuales insatisfechas de átomos de silicio superficiales. Esta interacción es equivalente a las fuerzas de van der Waals entre moléculas en cristales moleculares. Dichas fuerzas atractivas son relativamente débiles y decaen rápidamente con el aumento de la distancia intermolecular. El rango de interacción efectivo es aproximadamente 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), comparable a los diámetros moleculares. Por lo tanto, molecular-Las impurezas de este tipo se pueden eliminar con relativa facilidad.
Otra característica importante es que la mayoría de las moléculas-Los contaminantes de tipo son agua-compuestos orgánicos insolubles. Su adsorción hace que el silicio-Las superficies de las obleas son hidrofóbicas, lo que dificulta el contacto efectivo entre el agua desionizada y el ácido.-soluciones alcalinas y superficies de obleas. Esto evita que los reactivos interactúen con las partículas de la superficie e inhibe una limpieza química eficaz.
(2) Iónico-Tipo de adsorción de impurezas
Ión común-forman impurezas adsorbidas en silicio-Las superficies de las obleas incluyen K⁺, N / A⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻y así sucesivamente. Estas impurezas provienen de diversas fuentes: aire ambiente, utensilios y equipos, agentes químicos, baja-Agua desionizada pura, agua del grifo, aliento exhalado y sudor del operador.
Iónico-La adsorción de tipo pertenece en gran medida a la quimisorción. Los iones de impurezas se unen a las superficies de las obleas mediante adsorción química.-Fuerzas de enlace. Las distancias de equilibrio entre los iones de impurezas y los átomos de la superficie son extremadamente cortas, de modo que los iones adsorbidos pueden considerarse parte de la red de silicio. Las impurezas iónicas quimisorbidas pueden actuar como centros de atrapamiento: algunas se unen a los electrones libres de la red y actúan como aceptores; otras atrapan huecos libres y funcionan como donantes. Debido a las fuertes fuerzas de quimisorción, eliminar las impurezas iónicas es mucho más difícil que eliminar los contaminantes moleculares.
(3) Atómico-Tipo de adsorción de impurezas
Atómico-Los contaminantes superficiales que forman parte de estos contaminantes son principalmente átomos metálicos como oro, plata, cobre, hierro y níquel. Estos átomos metálicos se generan generalmente mediante reacciones de desplazamiento reductivo en agentes de grabado ácidos, depositándose sobre silicio.-superficies de obleas.
Atómico-La adsorción de este tipo presenta la fuerza de unión más fuerte y es la más difícil de eliminar. Pesada-Los átomos metálicos como el oro y el platino apenas reaccionan con ácidos y álcalis comunes. Por lo tanto, se requieren reactivos especiales como el agua regia para formar complejos solubles. Las especies metálicas complejas se eliminan posteriormente mediante lavado con agua de alta presión.-agua desionizada pura.
1.4 Silicio general-Procedimiento de limpieza de obleas
Como se analizó anteriormente, molecular-Las impurezas de tipo son relativamente fáciles de eliminar. Los contaminantes moleculares restantes pueden enmascarar la señal iónica.-y atómico-impurezas de tipo y obstruyen su eliminación. Por consiguiente, los contaminantes moleculares deben eliminarse por completo primero durante el silicio.-Limpieza química de obleas.
Iónico-y atómico-Las impurezas de este tipo se quimisorben con una fuerte afinidad superficial. Los contaminantes atómicos normalmente están presentes en bajas cantidades y son inertes a los ácidos y álcalis comunes; solo pueden disolverse con agua regia o hidrógeno ácido.-Soluciones de peróxido. El agua regia y el peróxido de hidrógeno ácido también disuelven las impurezas iónicas. El flujo de trabajo estándar utiliza ácido.-Primero se utilizan soluciones alcalinas o peróxido de hidrógeno alcalino para eliminar las impurezas iónicas. Los contaminantes iónicos residuales y las impurezas atómicas se eliminan posteriormente con agua regia o peróxido de hidrógeno ácido. Un enjuague final con agua de alta presión-El agua desionizada de alta pureza completa el proceso.
En resumen, el silicio general-La secuencia de limpieza de la oblea es: Desengrasado→eliminación de iones→Atómico-eliminación de impurezas→Desionizada-enjuague con agua.
Las obleas de silicio deben someterse a una limpieza química antes de cada experimento. Sin embargo, las condiciones de la superficie difieren de una ejecución a otra. Por lo tanto, los productos químicos de limpieza y los objetivos prioritarios varían en consecuencia. Los flujos de trabajo de limpieza prácticos son flexibles. Los métodos y pasos concretos se determinarán en cada caso.-by-caso por caso según la limpieza real-requisitos de efecto.
1.5 Tratamiento de limpieza para metales y utensilios comunes
Los materiales metálicos y los instrumentos de laboratorio son fuentes importantes de silicio.-Contaminación de la oblea. La limpieza exhaustiva de metales y utensilios es obligatoria para garantizar la oblea.-limpieza de la superficie. El principio general de limpieza para metales y utensilios es: eliminar primero los contaminantes grasos; realizar un grabado o lavado con ácidos, álcalis, soluciones de lavado o agua regia; y finalizar con un enjuague completo con agua de alta presión.-agua desionizada pura.
2 Conocimientos de seguridad
Los experimentos suelen emplear diversos productos químicos y gases, incluidos ácidos inflamables, explosivos, tóxicos y corrosivos.-Sustancias alcalinas. Su manipulación incorrecta puede provocar accidentes. Se deben priorizar las medidas preventivas. En caso de accidente, mantenga la calma e implemente las medidas correctivas adecuadas con prontitud.
2.1 Manipulación segura de disolventes orgánicos
Entre los disolventes orgánicos comunes se incluyen el tolueno, la acetona, el etanol, la metil etil cetona, el tricloroetileno y el tetracloruro de carbono. La mayoría de los disolventes orgánicos son inflamables y se inflaman a altas temperaturas.-condiciones de temperatura o cerca de llamas abiertas. Almacenar en lugares frescos, lejos de fuentes de ignición. No calentar los recipientes de disolvente directamente sobre estufas eléctricas; agua-Se recomienda calentar el baño cuando sea necesario. En caso de incendio, extinga las llamas con un paño húmedo, arena fina o carbón.-extintores de dióxido de carbono-extintores de tetracloruro o extintores de espuma. Nunca aplique agua o agua-ácido a base de-agentes extintores alcalinos.
Los disolventes orgánicos son volátiles y presentan distintos grados de toxicidad. Todas las operaciones deberán realizarse dentro de campanas extractoras con ventilación adecuada.
2.2 Manipulación segura de ácidos y álcalis
Los experimentos utilizan fuertes-soluciones ácidas como ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico y agua regia, así como soluciones fuertes-Soluciones alcalinas, incluyendo hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Estas sustancias son altamente corrosivas para la piel y la ropa, por lo que se requiere un estricto control de seguridad durante su uso.
Instale sistemas eficaces de ventilación y extracción de gases en las zonas donde puedan acumularse vapores ácidos o alcalinos.
Los operarios deberán usar el equipo de protección adecuado, como guantes de goma y respiradores.
Nunca pipetee soluciones ácidas o alcalinas con la boca; utilice pipetas provistas de bulbos de goma.
Tenga precaución durante el transporte para evitar que las botellas se vuelquen o se rompan. Al abrir los envases, oriente las aberturas de las botellas lejos del personal.
Siempre agregue el ácido sulfúrico lentamente al agua para diluirlo. Nunca vierta agua en ácido sulfúrico concentrado.
Antes de la neutralización, diluya los ácidos o álcalis concentrados con agua y, a continuación, realice la neutralización utilizando las soluciones álcali o ácida correspondientes.
Los recipientes vacíos que hayan contenido previamente ácidos o álcalis concentrados deberán vaciarse por completo, enjuagarse repetidamente con agua y, posteriormente, someterse a procedimientos de limpieza rutinarios.
En caso de ácido-En caso de quemaduras por álcalis, lave inmediatamente la zona afectada con abundante agua corriente. Si las salpicaduras entran en contacto con los ojos, lávelos rápidamente con abundante agua del grifo. Busque atención médica de inmediato tras el enjuague, independientemente de la gravedad de la quemadura o la exposición ocular.
2.3 Manipulación segura de gases
Los gases experimentales se suministran a través de alta presión-Cilindros a presión o gasoductos. La mezcla de ciertos gases puede provocar combustión o explosión.
Los cilindros de gas son de color-Codificados y etiquetados para identificar los gases contenidos. Los cilindros contienen gas a alta presión; los cilindros recién llenos alcanzan aproximadamente 150 kg/cm²Se deben tomar precauciones de seguridad especiales durante el almacenamiento y el uso.
Evite la exposición directa al sol de las bombonas de gas en verano. Mantenga los materiales inflamables y las fuentes de ignición alejados de la bombona.-zonas de almacenamiento.
Almacene los pares de gases que reaccionan de forma combustiva o explosiva al entrar en contacto (por ejemplo, bombonas de hidrógeno y oxígeno) en habitaciones separadas y aisladas para evitar accidentes causados por fugas de gas.
No se debe vaciar completamente el gas del cilindro; es necesario mantener una cierta presión residual en su interior.
Evite la contaminación por grasa en las válvulas de los cilindros y las llaves.
Cuando utilice hidrógeno, purgue el aire del equipo con gas inerte, inspeccione todo el sistema en busca de fugas e instale dispositivos de seguridad contra el retroceso de llama.
2.4 Manipulación segura de sustancias tóxicas
Prevenga la intoxicación al trabajar con reactivos y compuestos químicos tóxicos en experimentos. Los principios básicos de seguridad son los siguientes:
Realizar las operaciones dentro de campanas extractoras. Tratar los residuos y líquidos residuales antes de desecharlos en lugares seguros designados.
Use respiradores y guantes protectores. Evite a toda costa el contacto con la piel y la ingestión oral de materiales tóxicos.
Enjuague bien los guantes con agua antes de quitárselos una vez finalizados los experimentos.
Fecha de publicación: 30 de julio de 2026