Dalam semikonduktor-Dalam eksperimen proses perangkat, pembersihan kimia mengacu pada penghilangan berbagai kotoran berbahaya atau kontaminan minyak yang terserap pada permukaan semikonduktor, material logam, dan peralatan laboratorium. Pembersihan menggunakan reagen kimia dan pelarut organik untuk memicu reaksi kimia dan efek pelarutan dengan kotoran dan kontaminan minyak yang terserap pada permukaan benda kerja. Tindakan fisik seperti ultrasonikasi, pemanasan, dan pemompaan vakum juga dapat diterapkan untuk menghilangkan kotoran dari permukaan benda kerja. Benda kerja kemudian dibilas dengan volume besar air bertekanan tinggi.-kemurnian panas-Dan-air deionisasi dingin untuk mendapatkan permukaan yang bersih.
1.1 Pentingnya Pembersihan Kimiawi
Pembersihan kimia diperlukan untuk setiap percobaan dalam pengujian proses. Kualitas pembersihan kimia sangat berpengaruh terhadap hasil percobaan. Pembersihan yang tidak tepat dapat menyebabkan kegagalan atau hasil percobaan yang buruk.-hasil eksperimen yang berkualitas. Oleh karena itu, pemahaman tentang fungsi dan prinsip pembersihan kimia sangat penting untuk keberhasilan eksperimen proses.
Seperti diketahui, salah satu sifat utama semikonduktor adalah sensitivitasnya yang tinggi terhadap pengotor. Bahkan pengotor dalam jumlah sangat kecil pada bagian-bagian tersebut dapat memengaruhi semikonduktor.-per-Doping hingga tingkat jutaan dapat mengubah sifat fisik semikonduktor. Sifat ini dimanfaatkan untuk membuat perangkat semikonduktor dengan berbagai fungsi melalui doping. Namun demikian, sifat yang sama ini menimbulkan tantangan bagi semikonduktor.-Eksperimen proses perangkat. Reagen kimia, alat pemrosesan, dan air pembersih semuanya dapat bertindak sebagai sumber kontaminasi pengotor berbahaya. Bahkan wafer semikonduktor yang masih murni akan mengalami kontaminasi pengotor yang nyata setelah terpapar udara sekitar dalam waktu lama. Pembersihan kimia menghilangkan kontaminasi pengotor berbahaya dan menjaga silikon tetap bersih.-permukaan wafer.
1.2 Cakupan Pembersihan Kimiawi
Pembersihan kimia pada dasarnya mencakup tiga kategori:
Pembersihan silikon-permukaan wafer;
Pembersihan material logam (misalnya, filamen tungsten untuk elektroda penguapan, lembaran molibdenum untuk penyangga penguapan, paduan aluminium untuk sumber penguapan, kromium untuk kromium)-pembuatan masker);
Pembersihan peralatan dan wadah (misalnya, pinset logam, tabung kuarsa, wadah kaca, cetakan grafit, produk plastik dan karet).
1.3 Jenis-Jenis Kontaminan Pengotor pada Silikon-Permukaan Wafer
(1) Molekuler-Jenis Adsorpsi Pengotor
Molekul tipikal-bentuk kontaminan yang terserap pada silikon-Permukaan wafer meliputi gemuk, resin, dan minyak alami atau sintetis. Kotoran yang masuk selama pemotongan, penggilingan, dan pemolesan substrat sebagian besar termasuk dalam kategori ini. Sumber lainnya termasuk sidik jari, residu photoresist, dan sisa bahan organik.-endapan pelarut.
Molekuler-Pengotor jenis ini sebagian besar terserap secara fisik dan terikat pada silikon.-Permukaan wafer dipengaruhi oleh daya tarik elektrostatik. Molekul gemuk, resin, dan minyak umumnya tidak bersifat elektrostatik.-Polar. Ikatan timbul dari daya tarik antara molekul pengotor netral dan gaya sisa yang tidak terpenuhi dari atom silikon permukaan. Interaksi ini setara dengan gaya van der Waals di antara molekul dalam kristal molekuler. Gaya tarik tersebut relatif lemah dan meluruh dengan cepat seiring bertambahnya jarak antarmolekul. Jangkauan interaksi efektif kira-kira 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), sebanding dengan diameter molekul. Oleh karena itu, molekul-Kotoran jenis ini dapat dihilangkan dengan relatif mudah.
Ciri utama lainnya adalah bahwa sebagian besar molekul-jenis kontaminan adalah air-Senyawa organik yang tidak larut. Adsorpsi senyawa tersebut membuat silikon menjadi tidak larut.-Permukaan wafer bersifat hidrofobik, yang menghambat kontak efektif antara air deionisasi/asam.-larutan alkali dan permukaan wafer. Hal ini mencegah reagen berinteraksi dengan partikel permukaan dan menghambat pembersihan kimia yang efektif.
(2) Ionik-Jenis Adsorpsi Pengotor
Ion umum-membentuk pengotor yang terserap pada silikon-Permukaan wafer mencakup K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻dan seterusnya. Kotoran-kotoran ini berasal dari berbagai sumber: udara sekitar, peralatan dan perlengkapan, bahan kimia, dan lain-lain.-Air deionisasi murni, air keran, hembusan napas, dan keringat operator.
Ionik-Jenis adsorpsi sebagian besar termasuk dalam kemisorpsi. Ion pengotor berikatan dengan permukaan wafer melalui ikatan kimia.-gaya ikatan. Jarak kesetimbangan antara ion pengotor dan atom permukaan sangat pendek, sehingga ion yang teradsorpsi dapat dianggap sebagai bagian dari kisi silikon. Pengotor ionik yang teradsorpsi secara kimia dapat bertindak sebagai pusat perangkap: beberapa mengikat elektron kisi bebas dan berfungsi sebagai akseptor; yang lain menjebak lubang bebas dan berfungsi sebagai donor. Karena gaya kemisorpsi yang kuat, menghilangkan pengotor ionik jauh lebih sulit daripada menghilangkan kontaminan molekuler.
(3) Atomik-Jenis Adsorpsi Pengotor
Atom-Kontaminan permukaan terutama berupa atom logam seperti emas, perak, tembaga, besi, dan nikel. Atom-atom logam ini biasanya dihasilkan oleh reaksi perpindahan reduktif dalam larutan etsa asam, yang mengendap pada silikon.-permukaan wafer.
Atom-Adsorpsi tipe ini menunjukkan gaya ikat terkuat dan paling sulit dihilangkan. Berat-Atom logam seperti emas dan platinum hampir tidak bereaksi dengan asam dan basa biasa. Oleh karena itu, diperlukan reagen khusus seperti aqua regia untuk membentuk kompleks yang larut. Spesies logam yang telah membentuk kompleks kemudian dicuci bersih dengan asam dan basa kuat.-air deionisasi murni.
1.4 Silikon Umum-Prosedur Pembersihan Wafer
Seperti yang dianalisis di atas, molekuler-Pengotor tipe tersebut relatif mudah dihilangkan. Kontaminan molekuler yang tersisa dapat menutupi ionik.-dan atom-jenis pengotor dan menghambat penghilangannya. Oleh karena itu, kontaminan molekuler harus dihilangkan sepenuhnya terlebih dahulu selama proses silikon.-Pembersihan kimia wafer.
Ionik-dan atom-Pengotor tipe ini terserap secara kimia dengan afinitas permukaan yang kuat. Kontaminan atom biasanya hadir dalam jumlah rendah dan inert terhadap asam dan basa umum; kontaminan ini hanya dapat dilarutkan oleh aqua regia atau hidrogen asam.-Larutan peroksida. Aqua regia dan hidrogen peroksida asam juga melarutkan pengotor ionik. Alur kerja standar menggunakan asam.-Larutan alkali atau hidrogen peroksida alkali digunakan untuk menghilangkan pengotor ionik terlebih dahulu. Kontaminan ionik residual dan pengotor atom kemudian dihilangkan menggunakan aqua regia atau hidrogen peroksida asam. Pembilasan terakhir dengan larutan alkali bertekanan tinggi.-Air deionisasi murni melengkapi proses tersebut.
Singkatnya, silikon secara umum-Urutan pembersihan wafer adalah: Penghilangan lemak→Penghilangan ion→Atom-penghilangan kotoran→Air deionisasi-pembilasan dengan air.
Wafer silikon harus menjalani pembersihan kimia sebelum setiap eksperimen. Meskipun demikian, kondisi permukaan berbeda dari satu percobaan ke percobaan lainnya. Oleh karena itu, bahan kimia pembersih dan target prioritas bervariasi sesuai dengan kondisi tersebut. Alur kerja pembersihan praktis bersifat fleksibel. Metode dan langkah-langkah konkret harus ditentukan berdasarkan kasus per kasus.-by-berdasarkan kasus per kasus sesuai dengan pembersihan aktual.-persyaratan efek.
1.5 Perawatan Pembersihan untuk Logam dan Peralatan Umum
Bahan logam dan peralatan laboratorium merupakan sumber utama silikon.-Kontaminasi wafer. Pembersihan menyeluruh pada logam dan peralatan wajib dilakukan untuk menjamin keamanan wafer.-Kebersihan permukaan. Prinsip pembersihan umum untuk logam dan peralatan adalah: pertama-tama hilangkan kontaminan lemak; lakukan pengikisan atau pencucian dengan asam, alkali, larutan pencuci, atau aqua regia; dan akhiri dengan membilas secara menyeluruh dengan air bertekanan tinggi.-air deionisasi murni.
2 Pengetahuan Keselamatan
Eksperimen sering kali menggunakan beragam bahan kimia dan gas, termasuk yang mudah terbakar, meledak, beracun, dan asam korosif.-Zat alkali. Penanganan yang tidak tepat dapat memicu kecelakaan. Tindakan pencegahan harus diprioritaskan. Jika terjadi kecelakaan, tetap tenang dan segera terapkan tindakan korektif yang sesuai.
2.1 Penanganan Pelarut Organik yang Aman
Pelarut organik umum meliputi toluena, aseton, etanol, metil etil keton, trikloroetilena, dan karbon tetraklorida. Sebagian besar pelarut organik mudah terbakar dan menyala pada tekanan tinggi.-Jangan memanaskan wadah pelarut langsung di atas kompor listrik; jangan memanaskan wadah pelarut langsung di atas kompor air.-Pemanasan bak mandi lebih disukai bila diperlukan pemanasan. Jika terjadi kebakaran, padamkan api dengan kain lembap, pasir halus, atau arang.-alat pemadam api karbon dioksida, karbon dioksida-Jangan pernah menggunakan alat pemadam api tetraklorida atau alat pemadam api busa.-asam berbasis-bahan pemadam alkali.
Pelarut organik mudah menguap dan memiliki tingkat toksisitas yang bervariasi. Semua operasi harus dilakukan di dalam lemari asam dengan ventilasi yang memadai.
2.2 Penanganan Asam dan Basa yang Aman
Eksperimen memanfaatkan kekuatan yang kuat-larutan asam seperti asam sulfat, asam nitrat, asam klorida, asam fluorida dan aqua regia, serta asam kuat-Larutan alkali termasuk natrium hidroksida dan kalium hidroksida. Zat-zat ini sangat korosif terhadap kulit dan pakaian manusia, sehingga memerlukan pengendalian keselamatan operasional yang cermat.
Pasang sistem ventilasi dan pembuangan yang efektif di area tempat uap asam atau basa dapat menumpuk.
Operator wajib mengenakan perlengkapan pelindung yang sesuai seperti sarung tangan karet dan masker pernapasan.
Jangan pernah memipet larutan asam atau basa dengan mulut; gunakan pipet yang dilengkapi dengan bola karet.
Berhati-hatilah selama pengangkutan untuk mencegah botol tumpah atau pecah. Arahkan lubang botol menjauh dari petugas saat membuka wadah.
Selalu tambahkan asam sulfat secara perlahan ke dalam air untuk pengenceran. Jangan pernah menuangkan air ke dalam asam sulfat pekat.
Sebelum netralisasi, encerkan asam atau basa pekat dengan air, kemudian lakukan netralisasi menggunakan larutan basa atau asam yang sesuai.
Bejana kosong yang sebelumnya berisi asam atau basa pekat harus dikosongkan sepenuhnya, dibilas berulang kali dengan air, dan kemudian dilakukan prosedur pembersihan rutin.
Jika terjadi asam-Jika terjadi luka bakar alkali, segera bilas jaringan yang terkena dengan air mengalir yang banyak. Jika percikan masuk ke mata, segera bilas mata dengan air keran dalam jumlah banyak. Segera cari pertolongan medis setelah membilas, terlepas dari tingkat keparahan luka bakar atau paparan pada mata.
2.3 Penanganan Gas yang Aman
Gas eksperimental disuplai melalui tekanan tinggi.-tabung bertekanan atau pipa gas. Pencampuran gas tertentu dapat mengakibatkan pembakaran atau ledakan.
Tabung gas berwarna-warni-Dikodekan dan diberi label untuk mengidentifikasi gas yang terkandung di dalamnya. Tabung menyimpan gas pada tekanan tinggi; tabung yang baru diisi mencapai tekanan sekitar 150. kg/cm²Tindakan pencegahan keselamatan khusus berlaku selama penyimpanan dan penggunaan.
Hindari paparan sinar matahari langsung untuk tabung gas di musim panas. Jauhkan bahan yang mudah terbakar dan sumber penyulutan dari tabung gas.-zona penyimpanan.
Simpan pasangan gas yang bereaksi mudah terbakar atau meledak saat bersentuhan (misalnya tabung hidrogen dan oksigen) di ruangan terpisah yang terisolasi untuk mencegah kecelakaan yang disebabkan oleh kebocoran gas.
Jangan mengosongkan gas dalam tabung sepenuhnya; pertahankan tekanan sisa tertentu di dalam tabung.
Cegah kontaminasi gemuk pada katup silinder dan kunci pas.
Saat menggunakan hidrogen, buang udara dari peralatan dengan gas inert, periksa seluruh sistem untuk kebocoran, dan pasang penahan kilas balik (flashback arrestor).
2.4 Penanganan Zat Beracun yang Aman
Cegah keracunan saat bekerja dengan reagen dan senyawa kimia beracun dalam percobaan. Prinsip keselamatan inti adalah sebagai berikut:
Lakukan operasi di dalam lemari asap. Olah residu limbah dan cairan limbah sebelum membuangnya di lokasi aman yang telah ditentukan.
Gunakan masker pernapasan dan sarung tangan pelindung. Hindari kontak kulit dan konsumsi bahan beracun melalui mulut dengan segala cara.
Bilas sarung tangan secara menyeluruh dengan air sebelum melepasnya setelah selesai melakukan percobaan.
Waktu posting: 30 Juli 2026