En semicondutores‑experimentos de procesos de dispositivos, a limpeza química refírese á eliminación de diversas impurezas nocivas ou contaminantes de aceite adsorbidos nas superficies de semicondutores, materiais metálicos e utensilios de laboratorio. A limpeza emprega reactivos químicos e solventes orgánicos para desencadear reaccións químicas e efectos de disolución con impurezas e contaminantes de aceite adsorbidos nas superficies das pezas de traballo. Tamén se poden aplicar medidas físicas como ultrasóns, quecemento e bombeo de baleiro para desorber impurezas das superficies das pezas de traballo. As pezas de traballo son entón enxaguadas con grandes volumes de alta‑pureza quente‑e‑auga fría desionizada para obter superficies limpas.
1.1 Importancia da limpeza química
A limpeza química é necesaria para todos os experimentos nas probas de procesos. A calidade da limpeza química exerce unha influencia crítica nos resultados experimentais. Unha limpeza inadecuada pode levar a resultados incorrectos ou deficientes.‑resultados experimentais de calidade. Polo tanto, comprender as funcións e os principios da limpeza química é esencial para obter resultados satisfactorios nos experimentos de proceso.
Como é ben sabido, unha propiedade clave dos semicondutores é a súa alta sensibilidade ás impurezas. Mesmo as impurezas residuais nas pezas‑por‑millóns de niveis poden alterar as propiedades físicas dos semicondutores. Esta propiedade utilízase para fabricar dispositivos semicondutores con diversas funcións mediante dopaxe. Non obstante, esta mesma propiedade crea desafíos para os semicondutores‑experimentos de proceso de dispositivos. Os reactivos químicos, as ferramentas de procesamento e a auga de limpeza poden actuar como fontes de contaminación por impurezas nocivas. Mesmo as obleas de semicondutores impecables sufrirán unha contaminación notable por impurezas despois dunha exposición prolongada ao aire ambiente. A limpeza química elimina a contaminación por impurezas nocivas e mantén o silicio limpo‑superficies de obleas.
1.2 Alcance da limpeza química
A limpeza química abrangue principalmente tres categorías:
Limpeza de silicona‑superficies de obleas;
Limpeza de materiais metálicos (por exemplo, filamentos de tungsteno para eléctrodos de evaporación, láminas de molibdeno para soportes de evaporación, aliaxes de aluminio para fontes de evaporación, cromo para cromo)‑fabricación de máscaras);
Limpeza de ferramentas e recipientes (por exemplo, pinzas metálicas, tubos de cuarzo, recipientes de vidro, moldes de grafito, produtos de plástico e goma).
1.3 Tipos de impurezas contaminantes no silicio‑Superficies de obleas
(1) Molecular‑Tipo Adsorción de impurezas
Molecular típica‑forman contaminantes adsorbidos no silicio‑As superficies das obleas inclúen graxas, resinas e aceites naturais ou sintéticos. As impurezas introducidas durante o corte, a moenda e o pulido do substrato entran principalmente nesta categoría. Outras fontes inclúen pegadas dixitais, residuos de fotorresina e restos orgánicos.‑depósitos de solventes.
Molecular‑As impurezas de tipo son principalmente adsorbidas fisicamente e unidas ao silicio‑superficies das obleas por atracción electrostática. As moléculas de graxas, resinas e aceites xeralmente non son‑polar. A unión xorde da atracción entre moléculas de impureza neutras e forzas residuais insatisfeitas dos átomos de silicio da superficie. Esta interacción é equivalente ás forzas de van der Waals entre as moléculas nos cristais moleculares. Estas forzas atractivas son relativamente débiles e decaen rapidamente ao aumentar a distancia intermolecular. O rango de interacción efectiva é de aproximadamente 2‑3×10⁻⁸centímetros (2‑3 Å), comparable aos diámetros moleculares. Polo tanto, molecular‑As impurezas de tipo pódense eliminar con relativa facilidade.
Outra característica importante é que a maioría das moléculas‑contaminantes de tipo son a auga‑compostos orgánicos insolubles. A súa adsorción fai que o silicio‑superficies de obleas hidrofóbicas, o que dificulta o contacto efectivo entre auga desionizada e ácido‑solucións alcalinas e superficies de obleas. Isto impide que os reactivos interactúen coas partículas da superficie e inhibe unha limpeza química eficaz.
(2) Xónico‑Tipo Adsorción de impurezas
Ión común‑formar impurezas adsorbidas no silicio‑as superficies das obleas inclúen K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻e así sucesivamente. Estas impurezas proceden de diversas fontes: aire ambiente, utensilios e equipos, axentes químicos, baixas‑auga desionizada de pureza alta, auga da billa, alento exhalado e suor do operario.
Xónico‑tipo de adsorción pertence en gran medida á quimisorción. Os ións de impurezas únense ás superficies das obleas a través de procesos químicos‑forzas de enlace. As distancias de equilibrio entre os ións de impureza e os átomos da superficie son extremadamente curtas, de xeito que os ións adsorbidos poden considerarse parte da rede de silicio. As impurezas iónicas quimiosorbidas poden actuar como centros de captura: algunhas únense aos electróns libres da rede e serven como aceptores; outras atrapan os buratos libres e funcionan como doantes. Debido ás fortes forzas de quimiosorción, eliminar as impurezas iónicas é moito máis difícil que eliminar os contaminantes moleculares.
(3) Atómico‑Tipo Adsorción de impurezas
Atómico‑Os contaminantes superficiais da forma son principalmente átomos metálicos como ouro, prata, cobre, ferro e níquel. Estes átomos metálicos adoitan xerarse por reaccións de desprazamento redutivo en axentes de gravación ácidos, depositándose sobre silicio‑superficies de obleas.
Atómico‑tipo de adsorción presenta a forza de unión máis forte e é a máis difícil de eliminar. Pesado‑Os átomos metálicos como o ouro e a platina apenas reaccionan con ácidos e álcalis ordinarios. Polo tanto, requírense reactivos especiais como a auga rexia para formar complexos solubles. As especies metálicas complexadas son posteriormente lavadas con altas‑auga desionizada de pureza.
1.4 Silicio xeral‑Procedemento de limpeza de obleas
Como se analizou anteriormente, molecular‑As impurezas de tipo son comparativamente fáciles de eliminar. Os contaminantes moleculares restantes poden enmascarar os compostos iónicos‑e atómico‑impurezas de tipo e obstruír a súa eliminación. En consecuencia, os contaminantes moleculares deben eliminarse completamente primeiro durante a‑limpeza química de obleas.
Xónico‑e atómico‑As impurezas de tipo son quimiosorbidas con forte afinidade superficial. Os contaminantes atómicos están normalmente presentes en baixas cantidades e son inertes aos ácidos e álcalis comúns; só poden disolverse con auga rexia ou hidróxeno ácido.‑solucións de peróxido. A auga rexia e o peróxido de hidróxeno ácido tamén disolven impurezas iónicas. O fluxo de traballo estándar usa ácido‑solucións alcalinas ou peróxido de hidróxeno alcalino para eliminar primeiro as impurezas iónicas. Os contaminantes iónicos residuais e as impurezas atómicas elimínanse despois con auga rexia ou peróxido de hidróxeno ácido. Un enxague final con alta‑auga desionizada de pureza completa o proceso.
En resumo, o silicio xeral‑A secuencia de limpeza das obleas é: desengraxamento→Eliminación de ións→Atómico‑eliminación de impurezas→Desionizado‑enxaugado con auga.
As obleas de silicio deben someterse a unha limpeza química antes de cada experimento. Non obstante, as condicións da superficie varían dunha execución a outra. Polo tanto, os produtos químicos de limpeza e os obxectivos prioritarios varían en consecuencia. Os fluxos de traballo de limpeza prácticos son flexibles. Os métodos e pasos concretos determinaranse caso por caso.‑by‑caso segundo a limpeza real‑requisitos de efectos.
1.5 Tratamento de limpeza para metais e utensilios comúns
Os materiais metálicos e as ferramentas de laboratorio son as principais fontes de silicio‑contaminación das obleas. É obrigatoria unha limpeza a fondo dos metais e dos utensilios para garantir que as obleas‑limpeza da superficie. O principio xeral de limpeza para metais e utensilios é: eliminar primeiro os contaminantes de graxa; realizar o gravado ou lavado con ácidos, álcalis, solucións de lavado ou auga rexia; e rematar cun enxague completo con alta‑auga desionizada de pureza.
2 Coñecementos de seguridade
Os experimentos empregan con frecuencia diversos produtos químicos e gases, incluíndo ácidos inflamables, explosivos, tóxicos e corrosivos.‑substancias alcalinas. Unha manipulación inadecuada pode provocar accidentes. Débense priorizar as medidas preventivas. Se se produce un accidente, manteña a calma e aplique as accións correctivas axeitadas con prontitude.
2.1 Manipulación segura de solventes orgánicos
Entre os solventes orgánicos habituais inclúense o tolueno, a acetona, o etanol, a metiletilcetona, o tricloroetileno e o tetracloruro de carbono. A maioría dos solventes orgánicos son inflamables e incéndense a altas temperaturas.‑condicións de temperatura ou preto de chamas abertas. Gardaos en lugares frescos lonxe de fontes de ignición. Non quentes recipientes de disolvente directamente sobre cociñas eléctricas; auga‑É preferible quentar o baño cando sexa necesario quentar. En caso de incendio, apague as chamas cun pano húmido, area fina ou carbón.‑extintores de dióxido de carbono‑extintores de tetracloruro ou extintores de escuma. Nunca aplique auga nin‑ácido a base de‑axentes extintores alcalinos.
Os solventes orgánicos son volátiles e posúen diferentes graos de toxicidade. Todas as operacións deben realizarse dentro de campás de extracción con ventilación axeitada.
2.2 Manipulación segura de ácidos e álcalis
Os experimentos empregan fortes‑solucións ácidas como ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico e auga rexia, así como fortes‑solucións alcalinas, incluíndo hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Estas substancias son altamente corrosivas para a pel e a roupa humanas, o que require un control de seguridade operacional coidadoso.
Instalar sistemas eficaces de ventilación e extracción en zonas onde se poidan acumular vapores ácidos ou alcalinos.
Os operadores deberán levar equipamento de protección axeitado, como luvas de goma e respiradores.
Nunca pipetee solucións ácidas ou alcalinas pola boca; use pipetas equipadas con peras de goma.
Teña precaución durante o transporte para evitar que as botellas se volquen ou se rompan. Apunte as aberturas das botellas lonxe do persoal ao abrir os envases.
Engada sempre ácido sulfúrico lentamente á auga para a dilución. Nunca verta auga en ácido sulfúrico concentrado.
Antes da neutralización, diluír os ácidos ou álcalis concentrados con auga e, a continuación, realizar a neutralización coas solucións alcalinas ou ácidas correspondentes.
Os recipientes baleiros que contiñan ácidos ou álcalis concentrados deberán drenarse completamente, enxaugarse repetidamente con auga e, a continuación, someterse a procedementos de limpeza rutineiros.
En caso de ácido‑En caso de queimaduras alcalinas, enxágüe o tecido afectado con auga corrente abundante inmediatamente. Se as salpicaduras entran nos ollos, enxágüeos rapidamente con grandes volumes de auga da billa. Procure atención médica inmediata despois de enxaugar, independentemente da gravidade da queimadura ou da exposición ocular.
2.3 Manipulación segura de gases
Os gases experimentais son subministrados por alta‑cilindros a presión ou gasodutos. A mestura de certos gases pode provocar combustión ou explosión.
Os cilindros de gas son de cor‑codificados e etiquetados para identificar os gases contidos. Os cilindros manteñen gas a alta presión; os cilindros recentemente cheos alcanzan aproximadamente 150 kg/cm²Aplícanse precaucións de seguridade especiais durante o almacenamento e o uso.
Evite a exposición directa á luz solar das botellas de gas no verán. Manteña os materiais inflamables e as fontes de ignición lonxe da botella.‑zonas de almacenamento.
Almacenar pares de gases que reaccionan de forma combustiva ou explosiva ao entrar en contacto (por exemplo, cilindros de hidróxeno e osíxeno) en salas illadas e separadas para evitar accidentes causados por fugas de gas.
Non escape completamente o gas da botella; manteña unha certa presión residual dentro das botellas.
Evitar a contaminación por graxa nas válvulas e chaves dos cilindros.
Ao usar hidróxeno, purgue o aire do equipo con gas inerte, inspeccione todo o sistema para detectar fugas e instale pararraios.
2.4 Manipulación segura de substancias tóxicas
Evitar a intoxicación ao traballar con reactivos e compostos químicos tóxicos en experimentos. Os principios básicos de seguridade son os seguintes:
Realizar operacións dentro das campás extractoras. Tratar os residuos e os líquidos residuais antes de eliminalos en lugares seguros designados.
Use respiradores e luvas protectoras. Evite o contacto coa pel e a inxestión oral de materiais tóxicos a toda costa.
Enxágüe ben as luvas con auga antes de quitalas despois de rematar os experimentos.
Data de publicación: 30 de xullo de 2026