Nei semiconduttori-Nei processi sperimentali dei dispositivi, la pulizia chimica si riferisce alla rimozione di varie impurità dannose o contaminanti oleosi adsorbiti sulle superfici di semiconduttori, materiali metallici e utensili da laboratorio. La pulizia impiega reagenti chimici e solventi organici per innescare reazioni chimiche ed effetti di dissoluzione con le impurità e i contaminanti oleosi adsorbiti sulle superfici dei pezzi. Possono essere applicate anche misure fisiche come ultrasuoni, riscaldamento e pompaggio sottovuoto per desorbire le impurità dalle superfici dei pezzi. I pezzi vengono quindi risciacquati con grandi volumi di acqua ad alta concentrazione.-purezza calda-E-acqua deionizzata fredda per ottenere superfici pulite.
1.1 Importanza della pulizia chimica
La pulizia chimica è necessaria per ogni esperimento di collaudo di processo. La qualità della pulizia chimica ha un'influenza critica sui risultati sperimentali. Una pulizia inadeguata può portare a risultati insoddisfacenti o di scarsa qualità.-risultati sperimentali di qualità. Pertanto, la comprensione delle funzioni e dei principi della pulizia chimica è essenziale per la buona riuscita degli esperimenti di processo.
Come è noto, una proprietà chiave dei semiconduttori è la loro elevata sensibilità alle impurità. Anche tracce di impurità nelle parti-per-Il livello di milioni può alterare le proprietà fisiche dei semiconduttori. Questa proprietà viene utilizzata per fabbricare dispositivi a semiconduttore con diverse funzioni tramite il drogaggio. Tuttavia, questa stessa proprietà crea sfide per i semiconduttori-esperimenti di processo del dispositivo. Reagenti chimici, strumenti di processo e acqua di pulizia possono tutti agire come fonti di contaminazione da impurità dannose. Anche i wafer di semiconduttori incontaminati subiranno una contaminazione da impurità evidente dopo una prolungata esposizione all'aria ambiente. La pulizia chimica elimina la contaminazione da impurità dannose e mantiene il silicio pulito-superfici dei wafer.
1.2 Ambito della pulizia chimica
La pulizia chimica si articola principalmente in tre categorie:
Pulizia del silicio-superfici dei wafer;
Pulizia di materiali metallici (ad esempio, filamenti di tungsteno per elettrodi di evaporazione, fogli di molibdeno per supporti di evaporazione, leghe di alluminio per sorgenti di evaporazione, cromo per cromo-fabbricazione delle maschere);
Pulizia di strumenti e recipienti (ad esempio, pinzette metalliche, tubi di quarzo, contenitori di vetro, stampi in grafite, prodotti in plastica e gomma).
1.3 Tipi di impurità contaminanti sul silicio-Superfici dei wafer
(1) Molecolare-Tipo di impurità Adsorbimento
molecola tipica-formano contaminanti adsorbiti sul silicio-Le superfici dei wafer includono grassi, resine e oli naturali o sintetici. Le impurità introdotte durante il taglio, la molatura e la lucidatura del substrato rientrano per lo più in questa categoria. Altre fonti includono impronte digitali, residui di fotoresist e residui organici.-depositi di solvente.
Molecolare-Le impurità di questo tipo sono per lo più adsorbite fisicamente e legate al silicio-superfici wafer mediante attrazione elettrostatica. Le molecole di grassi, resine e oli sono generalmente non-polare. Il legame deriva dall'attrazione tra molecole di impurità neutre e forze residue insoddisfatte degli atomi di silicio superficiali. Questa interazione è equivalente alle forze di van der Waals tra le molecole nei cristalli molecolari. Tali forze attrattive sono relativamente deboli e decadono rapidamente con l'aumentare della distanza intermolecolare. Il raggio di interazione effettivo è di circa 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), paragonabile ai diametri molecolari. Quindi molecolare-Le impurità di questo tipo possono essere rimosse con relativa facilità.
Un'altra caratteristica importante è che la maggior parte delle molecole-i contaminanti di tipo acqua-composti organici insolubili. Il loro adsorbimento rende il silicio-le superfici dei wafer sono idrofobiche, il che ostacola il contatto efficace tra acqua deionizzata/acido-soluzioni alcaline e superfici dei wafer. Ciò impedisce ai reagenti di interagire con le particelle superficiali e inibisce un'efficace pulizia chimica.
(2) Ionico-Tipo di impurità Adsorbimento
Ione comune-formano impurità adsorbite sul silicio-le superfici dei wafer includono K⁺, N / a⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻e così via. Queste impurità provengono da diverse fonti: aria ambiente, utensili e attrezzature, agenti chimici, bassa-Acqua deionizzata purissima, acqua di rubinetto, respiro espirato e sudore dell'operatore.
Ionico-L'adsorbimento di tipo appartiene in gran parte alla chemisorbimento. Gli ioni di impurità si legano alle superfici del wafer attraverso processi chimici.-forze di legame. Le distanze di equilibrio tra gli ioni di impurità e gli atomi superficiali sono estremamente brevi, tanto che gli ioni adsorbiti possono essere considerati parte del reticolo del silicio. Le impurità ioniche chemisorbite possono agire come centri di intrappolamento: alcune legano gli elettroni liberi del reticolo e fungono da accettori; altre intrappolano le lacune libere e funzionano da donatori. A causa delle forti forze di chemisorbimento, la rimozione delle impurità ioniche è molto più difficile rispetto all'eliminazione dei contaminanti molecolari.
(3) Atomico-Tipo di impurità Adsorbimento
Atomico-I contaminanti superficiali sono principalmente atomi metallici come oro, argento, rame, ferro e nichel. Questi atomi metallici vengono solitamente generati da reazioni di spostamento riduttivo in agenti di attacco acidi, depositandosi sul silicio.-superfici dei wafer.
Atomico-L'adsorbimento di tipo pesante presenta la forza di legame più forte ed è il più difficile da eliminare.-Gli atomi di metalli come oro e platino reagiscono a malapena con acidi e basi comuni. Pertanto, sono necessari reagenti speciali come l'acqua regia per formare complessi solubili. Le specie metalliche complessate vengono successivamente lavate via con acqua ad alta concentrazione.-acqua deionizzata purissima.
1.4 Silicio generale-Procedura di pulizia dei wafer
Come analizzato sopra, molecolare-Le impurità di tipo sono relativamente facili da rimuovere. I contaminanti molecolari rimanenti possono mascherare gli ioni-e atomico-impurità di tipo e ne ostacolano la rimozione. Di conseguenza, i contaminanti molecolari devono essere completamente eliminati prima durante il silicio-Pulizia chimica dei wafer.
Ionico-e atomico-Le impurità di tipo atomico vengono chemisorbite con forte affinità superficiale. I contaminanti atomici sono normalmente presenti in basse quantità e inerti agli acidi e alle basi comuni; possono essere disciolti solo da acqua regia o acido idrogeno.-soluzioni di perossido. L'acqua regia e il perossido di idrogeno acido dissolvono anche le impurità ioniche. Il flusso di lavoro standard utilizza l'acido-soluzioni alcaline o perossido di idrogeno alcalino per rimuovere prima le impurità ioniche. I contaminanti ionici residui e le impurità atomiche vengono quindi rimossi utilizzando acqua regia o perossido di idrogeno acido. Un risciacquo finale con acqua regia ad alta concentrazione.-L'acqua deionizzata purissima completa il processo.
In sintesi, il silicio generale-La sequenza di pulizia del wafer è: Sgrassatura→Rimozione degli ioni→Atomico-rimozione delle impurità→deionizzato-risciacquo con acqua.
I wafer di silicio devono essere sottoposti a pulizia chimica prima di ogni esperimento. Tuttavia, le condizioni della superficie variano da un esperimento all'altro. Di conseguenza, i prodotti chimici per la pulizia e gli obiettivi prioritari variano. I flussi di lavoro di pulizia pratici sono flessibili. Metodi e fasi concrete devono essere determinati caso per caso.-by-caso per caso in base alla pulizia effettiva-requisiti di effetto.
1.5 Trattamento di pulizia per metalli e utensili comuni
I materiali metallici e gli strumenti di laboratorio sono le principali fonti di silicio-contaminazione del wafer. Una pulizia accurata dei metalli e degli utensili è obbligatoria per garantire il wafer-pulizia della superficie. Il principio generale di pulizia per metalli e utensili è: rimuovere prima i contaminanti di grasso; eseguire l'incisione o il lavaggio con acidi, alcali, soluzioni di lavaggio o acqua regia; e terminare con un risciacquo accurato con acqua ad alta pressione.-acqua deionizzata purissima.
2 Conoscenze in materia di sicurezza
Gli esperimenti spesso impiegano diverse sostanze chimiche e gas, tra cui acidi infiammabili, esplosivi, tossici e corrosivi.-Sostanze alcaline. Una manipolazione impropria può provocare incidenti. È necessario dare priorità alle misure preventive. In caso di incidente, mantenere la calma e attuare tempestivamente le opportune azioni correttive.
2.1 Manipolazione sicura dei solventi organici
I solventi organici comuni includono toluene, acetone, etanolo, metiletilchetone, tricloroetilene e tetracloruro di carbonio. La maggior parte dei solventi organici è infiammabile e si incendia ad alte temperature.-condizioni di temperatura o vicino a fiamme libere. Conservarli in luoghi freschi lontano da fonti di accensione. Non riscaldare i contenitori di solventi direttamente sui fornelli elettrici; acqua-Il riscaldamento del bagno è preferibile quando è necessario riscaldare. In caso di incendio, spegnere le fiamme con un panno umido, sabbia fine, carbone-estintori ad anidride carbonica, carbonio-Estintori al tetracloruro o estintori a schiuma. Non applicare mai acqua o acqua-acido a base-agenti estinguenti alcalini.
I solventi organici sono volatili e presentano diversi gradi di tossicità. Tutte le operazioni devono essere eseguite all'interno di cappe aspiranti con adeguata ventilazione.
2.2 Manipolazione sicura di acidi e alcali
Gli esperimenti utilizzano forti-soluzioni acide come acido solforico, acido nitrico, acido cloridrico, acido fluoridrico e acqua regia, nonché forti-Soluzioni alcaline, tra cui idrossido di sodio e idrossido di potassio. Queste sostanze sono altamente corrosive per la pelle e gli indumenti umani, pertanto richiedono un attento controllo delle norme di sicurezza operative.
Installare sistemi di ventilazione e aspirazione efficaci nelle aree in cui potrebbero accumularsi vapori acidi o alcalini.
Gli operatori devono indossare dispositivi di protezione individuale adeguati, come guanti di gomma e respiratori.
Non prelevare mai soluzioni acide o alcaline con la pipetta direttamente dalla bocca; utilizzare pipette dotate di bulbo di gomma.
Durante il trasporto, prestare attenzione per evitare che le bottiglie si ribaltino o si rompano. Quando si aprono i contenitori, orientare l'apertura delle bottiglie lontano dal personale.
Aggiungere sempre l'acido solforico lentamente all'acqua per diluirlo. Non versare mai acqua nell'acido solforico concentrato.
Prima della neutralizzazione, diluire gli acidi o gli alcali concentrati con acqua, quindi eseguire la neutralizzazione utilizzando le corrispondenti soluzioni alcaline o acide.
I recipienti vuoti che in precedenza contenevano acidi o alcali concentrati devono essere svuotati completamente, risciacquati ripetutamente con acqua e quindi sottoposti alle normali procedure di pulizia.
In caso di acido-In caso di ustioni da alcali, sciacquare immediatamente la zona interessata con abbondante acqua corrente. Se gli schizzi entrano negli occhi, sciacquarli rapidamente con abbondante acqua del rubinetto. Consultare immediatamente un medico dopo il risciacquo, indipendentemente dalla gravità dell'ustione o dall'eventuale esposizione oculare.
2.3 Manipolazione sicura dei gas
I gas sperimentali vengono forniti tramite un sistema ad alta potenza.-bombole a pressione o gasdotti. La miscelazione di determinati gas può provocare combustione o esplosione.
Le bombole di gas sono colorate-codificate ed etichettate per identificare i gas contenuti. Le bombole contengono gas ad alta pressione; le bombole appena riempite raggiungono circa 150 kg/cm²Durante la conservazione e l'utilizzo, si applicano particolari precauzioni di sicurezza.
In estate, evitare l'esposizione diretta alla luce solare per le bombole di gas. Tenere materiali infiammabili e fonti di accensione lontani dalla bombola.-zone di stoccaggio.
Conservare le coppie di gas che reagiscono in modo combustibile o esplosivo al contatto (ad esempio, bombole di idrogeno e ossigeno) in locali separati e isolati per evitare incidenti causati da fughe di gas.
Non svuotare completamente il gas contenuto nelle bombole; mantenere una certa pressione residua al loro interno.
Evitare la contaminazione da grasso sulle valvole dei cilindri e sulle chiavi.
Quando si utilizza l'idrogeno, spurgare l'aria dalle apparecchiature con gas inerte, ispezionare l'intero sistema per individuare eventuali perdite e installare dispositivi antiritorno di fiamma.
2.4 Manipolazione sicura delle sostanze tossiche
Prevenire gli avvelenamenti quando si lavora con reagenti e composti chimici tossici negli esperimenti. I principi fondamentali di sicurezza sono i seguenti:
Eseguire le operazioni all'interno di cappe aspiranti. Trattare i residui e i liquidi di scarto prima di smaltirli in luoghi sicuri designati.
Indossare respiratori e guanti protettivi. Evitare a tutti i costi il contatto con la pelle e l'ingestione orale di materiali tossici.
Risciacquare accuratamente i guanti con acqua prima di rimuoverli al termine degli esperimenti.
Data di pubblicazione: 30 luglio 2026