Dans les semi-conducteurs‑Dans le cadre des expériences de traitement des dispositifs, le nettoyage chimique consiste à éliminer diverses impuretés nocives ou contaminants huileux adsorbés sur les surfaces des semi-conducteurs, des matériaux métalliques et des instruments de laboratoire. Ce nettoyage utilise des réactifs chimiques et des solvants organiques pour déclencher des réactions chimiques et dissoudre les impuretés et les contaminants huileux adsorbés sur les surfaces des pièces. Des méthodes physiques telles que les ultrasons, le chauffage et le pompage sous vide peuvent également être appliquées pour désorber les impuretés des surfaces des pièces. Ces dernières sont ensuite rincées abondamment à l'eau à haute pression.‑pureté chaude‑et‑eau déminéralisée froide pour obtenir des surfaces propres.
1.1 Importance du nettoyage chimique
Un nettoyage chimique est indispensable pour chaque expérience d'essai de procédé. La qualité de ce nettoyage a une influence déterminante sur les résultats expérimentaux. Un nettoyage inadéquat peut entraîner des échecs ou des résultats médiocres.‑Des résultats expérimentaux de qualité sont essentiels. Par conséquent, la compréhension des fonctions et des principes du nettoyage chimique est indispensable à la réussite des expériences de procédés.
Comme chacun sait, une propriété essentielle des semi-conducteurs est leur grande sensibilité aux impuretés. Même des traces d'impuretés dans les composants‑par‑L'application d'un dopage de l'ordre du million peut modifier les propriétés physiques des semi-conducteurs. Cette propriété est exploitée pour fabriquer des dispositifs semi-conducteurs aux fonctions diverses. Cependant, cette même propriété engendre des défis pour les semi-conducteurs.‑Expériences de fabrication de dispositifs. Les réactifs chimiques, les outils de traitement et l'eau de nettoyage peuvent tous être des sources de contamination par des impuretés nocives. Même les plaquettes de semi-conducteurs neuves subiront une contamination notable après une exposition prolongée à l'air ambiant. Le nettoyage chimique élimine les impuretés nocives et maintient le silicium propre.‑surfaces de plaquettes.
1.2 Étendue du nettoyage chimique
Le nettoyage chimique comprend principalement trois catégories :
Nettoyage du silicone‑surfaces de plaquettes ;
Nettoyage des matériaux métalliques (par exemple, filaments de tungstène pour électrodes d'évaporation, feuilles de molybdène pour supports d'évaporation, alliages d'aluminium pour sources d'évaporation, chrome pour le chrome)‑fabrication de masques);
Nettoyage des outils et des récipients (par exemple, pinces métalliques, tubes de quartz, récipients en verre, moules en graphite, produits en plastique et en caoutchouc).
1.3 Types d'impuretés contaminantes sur le silicium‑Surfaces des plaquettes
(1) Moléculaire‑Adsorption d'impuretés de type
Moléculaire typique‑des contaminants se forment et sont adsorbés sur le silicium‑Les surfaces des plaquettes contiennent des graisses, des résines et des huiles naturelles ou synthétiques. Les impuretés introduites lors de la découpe, du meulage et du polissage du substrat appartiennent majoritairement à cette catégorie. Parmi les autres sources, on peut citer les empreintes digitales, les résidus de photorésine et les résidus organiques.‑Dépôts de solvants.
Moléculaire‑Les impuretés de type sont principalement adsorbées physiquement et liées au silicium.‑Les surfaces des plaquettes se lient par attraction électrostatique. Les molécules de graisses, de résines et d'huiles sont généralement non‑La liaison est polaire. Elle résulte de l'attraction entre les molécules d'impuretés neutres et les forces résiduelles non saturées des atomes de silicium de surface. Cette interaction est équivalente aux forces de van der Waals entre les molécules dans les cristaux moléculaires. Ces forces attractives sont relativement faibles et décroissent rapidement avec l'augmentation de la distance intermoléculaire. La portée d'interaction effective est d'environ 2 Å.‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), comparable aux diamètres moléculaires. Par conséquent, moléculaire‑Les impuretés de ce type peuvent être éliminées relativement facilement.
Une autre caractéristique majeure est que la plupart des molécules‑Les contaminants de type eau‑composés organiques insolubles. Leur adsorption rend le silicium‑Les surfaces des plaquettes sont hydrophobes, ce qui entrave un contact efficace entre l'eau déminéralisée et l'acide.‑Solutions alcalines et surfaces de plaquettes. Ceci empêche les réactifs d'interagir avec les particules de surface et inhibe un nettoyage chimique efficace.
(2) Ionique‑Adsorption d'impuretés de type
Ion commun‑se forment des impuretés adsorbées sur le silicium‑Les surfaces des plaquettes comprennent K⁺, N / A⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻et ainsi de suite. Ces impuretés proviennent de diverses sources : l’air ambiant, les ustensiles et équipements, les agents chimiques, les faibles concentrations.‑Eau déminéralisée pure, eau du robinet, air expiré et transpiration de l'opérateur.
Ionique‑L'adsorption de type A relève principalement de la chimisorption. Les ions d'impuretés se lient aux surfaces des plaquettes par des interactions chimiques.‑Les forces de liaison sont importantes. Les distances d'équilibre entre les ions d'impuretés et les atomes de surface sont extrêmement courtes, de sorte que les ions adsorbés peuvent être considérés comme faisant partie du réseau cristallin du silicium. Les impuretés ioniques chimisorbées peuvent agir comme centres de piégeage : certaines se lient aux électrons libres du réseau et servent d'accepteurs ; d'autres piègent les trous libres et fonctionnent comme donneurs. En raison des fortes forces de chimisorption, l'élimination des impuretés ioniques est beaucoup plus difficile que celle des contaminants moléculaires.
(3) Atomique‑Adsorption d'impuretés de type
Atomique‑Les contaminants de surface sont principalement des atomes métalliques tels que l'or, l'argent, le cuivre, le fer et le nickel. Ces atomes métalliques sont généralement générés par des réactions de déplacement réducteur dans des solutions de gravure acides, et se déposent sur le silicium.‑surfaces de plaquettes.
Atomique‑L'adsorption de type lourd présente la force de liaison la plus forte et est la plus difficile à éliminer.‑Les atomes de métaux comme l'or et le platine réagissent très peu avec les acides et les bases ordinaires. C'est pourquoi des réactifs spéciaux, tels que l'eau régale, sont nécessaires pour former des complexes solubles. Les espèces métalliques complexées sont ensuite éliminées par lavage à haute concentration.‑eau déminéralisée pure.
1.4 Généralités sur le silicium‑Procédure de nettoyage des plaquettes
Comme analysé ci-dessus, moléculaire‑Les impuretés de type I sont relativement faciles à éliminer. Les contaminants moléculaires restants peuvent masquer les ions‑et atomique‑Les impuretés de type [type] entravent leur élimination. Par conséquent, les contaminants moléculaires doivent d'abord être totalement éliminés lors de la fabrication du silicium.‑Nettoyage chimique des plaquettes.
Ionique‑et atomique‑Les impuretés de type atomique sont chimisorbées avec une forte affinité de surface. Les contaminants atomiques sont généralement présents en faibles quantités et inertes aux acides et bases courants ; ils ne peuvent être dissous que par l’eau régale ou l’hydrogène acide.‑Solutions de peroxyde. L'eau régale et le peroxyde d'hydrogène acide dissolvent également les impuretés ioniques. Le protocole standard utilise de l'acide‑Des solutions alcalines ou du peroxyde d'hydrogène alcalin sont utilisés pour éliminer les impuretés ioniques. Les contaminants ioniques résiduels et les impuretés atomiques sont ensuite éliminés à l'aide d'eau régale ou de peroxyde d'hydrogène acide. Un rinçage final à haute pression est effectué.‑L'eau déminéralisée pure complète le processus.
En résumé, le silicium général‑La séquence de nettoyage des plaquettes est la suivante : Dégraissage→élimination des ions→Atomique‑élimination des impuretés→déionisé‑Rinçage à l'eau.
Les plaquettes de silicium doivent subir un nettoyage chimique avant chaque expérience. Cependant, l'état de surface varie d'une expérience à l'autre. Les produits chimiques de nettoyage et les cibles prioritaires varient donc en conséquence. Les protocoles de nettoyage pratiques sont flexibles. Les méthodes et étapes concrètes doivent être définies au cas par cas.‑by‑au cas par cas, selon le nettoyage réel‑exigences d'effet.
1.5 Traitement de nettoyage pour métaux et ustensiles courants
Les matériaux métalliques et les instruments de laboratoire sont des sources importantes de silicium.‑Contamination des plaquettes. Un nettoyage minutieux des métaux et des ustensiles est obligatoire pour garantir la qualité des plaquettes.‑Nettoyage des surfaces. Le principe général de nettoyage des métaux et des ustensiles est le suivant : éliminer d’abord les graisses ; procéder au décapage ou au lavage avec des acides, des alcalis, des solutions de lavage ou de l’eau régale ; et terminer par un rinçage abondant à l’eau très chaude.‑eau déminéralisée pure.
2. Connaissances en matière de sécurité
Les expériences utilisent fréquemment divers produits chimiques et gaz, notamment des acides inflammables, explosifs, toxiques et corrosifs‑Substances alcalines. Une manipulation incorrecte peut provoquer des accidents. La prévention doit être privilégiée. En cas d'accident, garder son calme et appliquer rapidement les mesures correctives appropriées.
2.1 Manipulation sûre des solvants organiques
Les solvants organiques courants comprennent le toluène, l'acétone, l'éthanol, la méthyléthylcétone, le trichloroéthylène et le tétrachlorure de carbone. La plupart des solvants organiques sont inflammables et s'enflamment sous forte chaleur.‑Conserver dans un endroit frais, à l'abri des flammes nues ou dans des conditions de température élevées. Ne pas chauffer les récipients de solvant directement sur une plaque électrique ; ne pas utiliser d'eau.‑Le chauffage du bain est préférable lorsque le chauffage est nécessaire. En cas d'incendie, éteindre les flammes avec un chiffon humide, du sable fin ou du carbone.‑extincteurs à dioxyde de carbone‑N’utilisez jamais d’extincteurs à tétrachlorure ou à mousse. N’utilisez jamais d’eau.‑acide à base‑Agents extincteurs alcalins.
Les solvants organiques sont volatils et présentent différents degrés de toxicité. Toutes les opérations doivent être effectuées sous des hottes aspirantes correctement ventilées.
2.2 Manipulation sécuritaire des acides et des bases
Les expériences utilisent des forces‑des solutions acides telles que l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide chlorhydrique, l'acide fluorhydrique et l'eau régale, ainsi que des solutions fortes‑Les solutions alcalines, notamment l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, sont extrêmement corrosives pour la peau et les vêtements, ce qui exige des mesures de sécurité rigoureuses lors de leur utilisation.
Installez des systèmes de ventilation et d'évacuation efficaces dans les zones où des vapeurs acides ou alcalines peuvent s'accumuler.
Les opérateurs doivent porter un équipement de protection approprié, tel que des gants en caoutchouc et des masques respiratoires.
Ne jamais pipeter de solutions acides ou alcalines à la bouche ; utiliser des pipettes munies de poires en caoutchouc.
Soyez prudent lors du transport afin d'éviter que les bouteilles ne se renversent ou ne se cassent. Lors de l'ouverture des contenants, orientez l'ouverture des bouteilles à l'opposé du personnel.
Toujours ajouter lentement l'acide sulfurique à l'eau pour le diluer. Ne jamais verser d'eau dans de l'acide sulfurique concentré.
Avant la neutralisation, diluez les acides ou les bases concentrés avec de l'eau, puis effectuez la neutralisation à l'aide des solutions alcalines ou acides correspondantes.
Les récipients vides ayant contenu des acides ou des bases concentrés doivent être complètement vidés, rincés à plusieurs reprises à l'eau, puis soumis aux procédures de nettoyage habituelles.
En cas d'acide‑En cas de brûlure par une solution alcaline, rincer immédiatement et abondamment à l'eau courante. Si des projections entrent en contact avec les yeux, les rincer abondamment à l'eau du robinet. Consulter un médecin sans délai après le rinçage, quelle que soit la gravité de la brûlure ou en cas de contact oculaire.
2.3 Manipulation sûre des gaz
Les gaz expérimentaux sont fournis par un système à haute pression.‑Bouteilles sous pression ou gazoducs. Le mélange de certains gaz peut entraîner une combustion ou une explosion.
Les bouteilles de gaz sont de couleur‑Les bouteilles sont codées et étiquetées pour identifier les gaz qu'elles contiennent. Elles contiennent du gaz à haute pression ; les bouteilles neuves atteignent environ 150 bars. kg/cm²Des précautions de sécurité particulières s'appliquent lors du stockage et de l'utilisation.
Évitez d'exposer les bouteilles de gaz directement au soleil en été. Tenez les matériaux inflammables et les sources d'inflammation éloignés des bouteilles.‑zones de stockage.
Stockez les paires de gaz qui réagissent de manière combustible ou explosive au contact (par exemple, les bouteilles d'hydrogène et d'oxygène) dans des pièces séparées et isolées afin d'éviter les accidents causés par des fuites de gaz.
Ne pas évacuer complètement les gaz du cylindre ; conserver une certaine pression résiduelle à l'intérieur des cylindres.
Éviter toute contamination par la graisse des soupapes et des clés des cylindres.
Lors de l'utilisation d'hydrogène, purgez l'air de l'équipement avec un gaz inerte, inspectez l'ensemble du système pour détecter les fuites et installez des dispositifs anti-retour de flamme.
2.4 Manipulation sécuritaire des substances toxiques
Prévenir les intoxications lors de la manipulation de réactifs et de composés chimiques toxiques dans le cadre d'expériences. Les principes de sécurité fondamentaux sont les suivants :
Effectuer les opérations sous hottes aspirantes. Traiter les résidus et les liquides usés avant de les éliminer dans les zones de stockage sécurisées désignées.
Portez un masque respiratoire et des gants de protection. Évitez à tout prix le contact cutané et l'ingestion de substances toxiques.
Rincez soigneusement vos gants à l'eau avant de les retirer après avoir terminé les expériences.
Date de publication : 30 juillet 2026