Dalam semikonduktor-Dalam eksperimen proses peranti, pembersihan kimia merujuk kepada penyingkiran pelbagai bendasing berbahaya atau bahan cemar minyak yang terserap pada permukaan semikonduktor, bahan logam dan peralatan makmal. Pembersihan menggunakan reagen kimia dan pelarut organik untuk mencetuskan tindak balas kimia dan kesan pembubaran dengan bendasing dan bahan cemar minyak yang terserap pada permukaan bahan kerja. Langkah fizikal seperti ultrasonikasi, pemanasan dan pam vakum juga boleh digunakan untuk menyahserap bendasing daripada permukaan bahan kerja. Bahan kerja kemudian dibilas dengan sejumlah besar cecair yang tinggi.-ketulenan panas-dan-air sejuk ternyahion untuk mendapatkan permukaan yang bersih.
1.1 Kepentingan Pembersihan Kimia
Pembersihan kimia diperlukan untuk setiap eksperimen dalam ujian proses. Kualiti pembersihan kimia memberi pengaruh kritikal terhadap keputusan eksperimen. Pembersihan yang tidak betul boleh menyebabkan kegagalan atau kekurangan-hasil eksperimen yang berkualiti. Oleh itu, memahami fungsi dan prinsip pembersihan kimia adalah penting untuk eksperimen proses yang berjaya.
Seperti yang diketahui umum, satu sifat utama semikonduktor ialah kepekaannya yang tinggi terhadap bendasing. Malah terdapat sedikit bendasing pada bahagian-bahagiannya.-setiap-tahap juta boleh mengubah sifat fizikal semikonduktor. Sifat ini digunakan untuk menghasilkan peranti semikonduktor dengan pelbagai fungsi melalui doping. Walau bagaimanapun, sifat yang sama ini mewujudkan cabaran untuk semikonduktor-eksperimen proses peranti. Reagen kimia, alat pemprosesan dan air pembersih semuanya boleh bertindak sebagai sumber pencemaran bendasing yang berbahaya. Malah wafer semikonduktor asli akan mengalami pencemaran bendasing yang ketara selepas pendedahan berpanjangan kepada udara ambien. Pembersihan kimia menghapuskan pencemaran bendasing yang berbahaya dan mengekalkan silikon yang bersih-permukaan wafer.
1.2 Skop Pembersihan Kimia
Pembersihan kimia terutamanya merangkumi tiga kategori:
Pembersihan silikon-permukaan wafer;
Pembersihan bahan logam (contohnya, filamen tungsten untuk elektrod penyejatan, kepingan molibdenum untuk sokongan penyejatan, aloi aluminium untuk sumber penyejatan, kromium untuk kromium-fabrikasi topeng);
Pembersihan alatan dan bekas (contohnya, penyepit logam, tiub kuarza, bekas kaca, acuan grafit, produk plastik dan getah).
1.3 Jenis-jenis Bahan Pencemar pada Silikon-Permukaan Wafer
(1) Molekul-Jenis Penjerapan Kekotoran
Molekul tipikal-membentuk bahan cemar yang terserap pada silikon-Permukaan wafer termasuk gris, resin dan minyak semula jadi atau sintetik. Bendasing yang diperkenalkan semasa pemotongan, pengisaran dan penggilapan substrat kebanyakannya termasuk dalam kategori ini. Sumber lain termasuk cap jari, sisa fotoresis dan sisa organik-mendapan pelarut.
Molekul-bendasing jenis kebanyakannya terserap secara fizikal dan terikat pada silikon-permukaan wafer melalui tarikan elektrostatik. Molekul gris, resin dan minyak secara amnya bukan-kutub. Ikatan timbul daripada tarikan antara molekul bendasing neutral dan daya baki atom silikon permukaan yang tidak memuaskan. Interaksi ini bersamaan dengan daya van der Waals antara molekul dalam hablur molekul. Daya tarikan sedemikian agak lemah dan mereput dengan cepat dengan jarak antara molekul yang semakin meningkat. Julat interaksi berkesan adalah lebih kurang 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), setanding dengan diameter molekul. Oleh itu, molekul-jenis bendasing boleh disingkirkan dengan agak mudah.
Satu lagi ciri utama ialah kebanyakan molekul-jenis bahan cemar ialah air-sebatian organik yang tidak larut. Penjerapannya menghasilkan silikon-permukaan wafer hidrofobik, yang menghalang sentuhan berkesan antara air/asid ternyahion-larutan alkali dan permukaan wafer. Ini menghalang reagen daripada berinteraksi dengan zarah permukaan dan menghalang pembersihan kimia yang berkesan.
(2) Ionik-Jenis Penjerapan Kekotoran
Ion sepunya-membentuk bendasing yang terserap pada silikon-permukaan wafer termasuk K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻dan sebagainya. Bendasing ini berasal daripada pelbagai sumber: udara ambien, perkakas dan peralatan, agen kimia, bahan rendah-air deionisasi tulen, air paip, nafas yang dihembus dan peluh pengendali.
Ionik-jenis penjerapan sebahagian besarnya tergolong dalam kemisorpsi. Ion bendasing terikat pada permukaan wafer melalui bahan kimia-Daya ikatan. Jarak keseimbangan antara ion bendasing dan atom permukaan adalah sangat pendek, sehingga ion yang terserap boleh dianggap sebagai sebahagian daripada kekisi silikon. Bendasing ionik yang terserap kemi boleh bertindak sebagai pusat perangkap: sesetengahnya mengikat elektron kekisi bebas dan berfungsi sebagai penerima; yang lain memerangkap lubang bebas dan berfungsi sebagai penderma. Disebabkan daya kemisorpsi yang kuat, penyingkiran bendasing ionik adalah jauh lebih sukar daripada menghapuskan bahan cemar molekul.
(3) Atom-Jenis Penjerapan Kekotoran
Atom-Bahan cemar permukaan terutamanya atom logam seperti emas, perak, kuprum, besi dan nikel. Atom logam ini biasanya dihasilkan oleh tindak balas anjakan reduktif dalam bahan pengetsa berasid, yang termendap ke atas silikon-permukaan wafer.
Atom-jenis penjerapan mempamerkan daya ikatan terkuat dan paling sukar untuk dihapuskan. Berat-Atom logam seperti emas dan platinum hampir tidak bertindak balas dengan asid dan alkali biasa. Oleh itu, reagen khas seperti aqua regia diperlukan untuk membentuk kompleks terlarut. Spesies logam yang terkompleks kemudiannya dihanyutkan dengan larutan yang tinggi-air deionisasi tulen.
1.4 Silikon Umum-Prosedur Pembersihan Wafer
Seperti yang dianalisis di atas, molekul-bendasing jenis ini agak mudah disingkirkan. Bahan cemar molekul yang tinggal boleh menutupi ion-dan atom-jenis bendasing dan menghalang penyingkirannya. Sehubungan itu, bahan cemar molekul mesti dihapuskan sepenuhnya terlebih dahulu semasa silikon-pembersihan kimia wafer.
Ionik-dan atom-Bahan cemar jenis ini diserap secara kimia dengan afiniti permukaan yang kuat. Bahan cemar atom biasanya terdapat dalam kuantiti yang rendah dan lengai terhadap asid dan alkali biasa; ia hanya boleh dilarutkan oleh aqua regia atau hidrogen berasid.-larutan peroksida. Aqua regia dan hidrogen peroksida berasid juga melarutkan bendasing ionik. Aliran kerja standard menggunakan asid-larutan alkali atau hidrogen peroksida alkali untuk menanggalkan bendasing ionik terlebih dahulu. Bahan cemar ionik sisa dan bendasing atom kemudiannya disingkirkan menggunakan aqua regia atau hidrogen peroksida berasid. Bilasan terakhir dengan larutan tinggi-Air deionisasi yang tulen melengkapkan proses tersebut.
Secara ringkasnya, silikon umum-Urutan pembersihan wafer adalah: Penyahgris→Penyingkiran ion→Atom-penyingkiran kekotoran→Terdeionisasi-pembilasan air.
Wafer silikon mesti menjalani pembersihan kimia sebelum setiap eksperimen. Walau bagaimanapun, keadaan permukaan berbeza dari semasa ke semasa. Oleh itu, bahan kimia pembersih dan sasaran keutamaan berbeza-beza. Aliran kerja pembersihan praktikal adalah fleksibel. Kaedah dan langkah konkrit hendaklah ditentukan berdasarkan kes.-by-berdasarkan kes mengikut pembersihan sebenar-keperluan kesan.
1.5 Rawatan Pembersihan untuk Logam dan Perkakas Biasa
Bahan logam dan peralatan makmal merupakan sumber utama silikon-pencemaran wafer. Pembersihan logam dan peralatan yang teliti adalah wajib untuk menjamin wafer-kebersihan permukaan. Prinsip pembersihan umum untuk logam dan perkakas adalah: buang bahan cemar gris terlebih dahulu; lakukan pengetsaan atau pencucian dengan asid, alkali, larutan pencuci atau aqua regia; dan akhiri dengan pembilasan menyeluruh dengan larutan tinggi-air deionisasi tulen.
2 Pengetahuan Keselamatan
Eksperimen kerap menggunakan pelbagai bahan kimia dan gas, termasuk asid mudah terbakar, letupan, toksik dan menghakis.-bahan alkali. Pengendalian yang tidak betul boleh menyebabkan kemalangan. Langkah pencegahan harus diutamakan. Jika kemalangan berlaku, kekal tenang dan laksanakan tindakan pembetulan yang sesuai dengan segera.
2.1 Pengendalian Pelarut Organik yang Selamat
Pelarut organik biasa termasuk toluena, aseton, etanol, metil etil keton, trikloroetilena dan karbon tetraklorida. Kebanyakan pelarut organik mudah terbakar dan menyala di bawah suhu tinggi-keadaan suhu atau berhampiran nyalaan api terbuka. Simpan di lokasi sejuk, jauh daripada sumber pencucuhan. Jangan panaskan bekas pelarut terus di atas dapur elektrik; air-Pemanasan tab mandi diutamakan apabila pemanasan diperlukan. Sekiranya berlaku kebakaran, padamkan api dengan kain lembap, pasir halus, karbon-pemadam dioksida, karbon-pemadam api tetraklorida atau pemadam api buih. Jangan sekali-kali menggunakan air atau air-asid berasaskan-agen pemadam alkali.
Pelarut organik adalah meruap dan mempunyai pelbagai tahap ketoksikan. Semua operasi hendaklah dilakukan di dalam hud wasap dengan pengudaraan yang mencukupi.
2.2 Pengendalian Asid dan Alkali yang Selamat
Eksperimen menggunakan-larutan asid seperti asid sulfurik, asid nitrik, asid hidroklorik, asid hidrofluorik dan aqua regia, serta larutan kuat-larutan alkali termasuk natrium hidroksida dan kalium hidroksida. Bahan-bahan ini sangat menghakis kulit dan pakaian manusia, memerlukan kawalan keselamatan operasi yang teliti.
Pasang sistem pengudaraan dan ekzos yang berkesan di kawasan yang mungkin terkumpul wap asid atau alkali.
Pengendali hendaklah memakai alat pelindung diri yang sesuai seperti sarung tangan getah dan respirator.
Jangan sekali-kali pipet larutan asid atau alkali melalui mulut; gunakan pipet yang dipasang dengan mentol getah.
Berhati-hati semasa pengangkutan untuk mengelakkan botol terbalik atau pecah. Haluskan bukaan botol daripada kakitangan semasa membuka bekas.
Sentiasa masukkan asid sulfurik perlahan-lahan ke dalam air untuk pencairan. Jangan sekali-kali menuangkan air ke dalam asid sulfurik pekat.
Sebelum peneutralan, cairkan asid atau alkali pekat dengan air, kemudian lakukan peneutralan menggunakan larutan alkali atau asid yang sepadan.
Bekas kosong yang sebelum ini mengandungi asid atau alkali pekat hendaklah disalirkan sepenuhnya, dibilas berulang kali dengan air, dan kemudian tertakluk kepada prosedur pembersihan rutin.
Sekiranya berlaku asid-Jika terkena luka terbakar alkali, bilas tisu yang terjejas dengan air yang banyak dengan segera. Jika percikan masuk ke dalam mata, bilas mata dengan cepat dengan air paip yang banyak. Dapatkan rawatan perubatan segera selepas membilas, tanpa mengira tahap keparahan luka terbakar atau pendedahan mata.
2.3 Pengendalian Gas yang Selamat
Gas eksperimen dibekalkan melalui-silinder tekanan atau saluran paip gas. Mencampurkan gas tertentu boleh mengakibatkan pembakaran atau letupan.
Silinder gas berwarna-dikodkan dan dilabelkan untuk mengenal pasti gas yang terkandung. Silinder menahan gas pada tekanan tinggi; silinder yang baru diisi mencapai kira-kira 150 kg/cm²Langkah berjaga-jaga keselamatan khas dikenakan semasa penyimpanan dan penggunaan.
Elakkan pendedahan cahaya matahari langsung untuk silinder gas pada musim panas. Jauhkan bahan mudah terbakar dan sumber pencucuhan daripada silinder.-zon penyimpanan.
Simpan pasangan gas yang bertindak balas secara terbakar atau meletup apabila bersentuhan (contohnya silinder hidrogen dan oksigen) di bilik terpencil yang berasingan untuk mengelakkan kemalangan yang disebabkan oleh kebocoran gas.
Jangan keluarkan gas silinder sepenuhnya; kekalkan tekanan baki tertentu di dalam silinder.
Cegah pencemaran gris pada injap silinder dan sepana.
Apabila menggunakan hidrogen, bersihkan udara daripada peralatan dengan gas lengai, periksa seluruh sistem untuk kebocoran dan pasangkan penahan imbasan balik.
2.4 Pengendalian Bahan Toksik yang Selamat
Cegah keracunan semasa bekerja dengan reagen dan sebatian kimia toksik dalam eksperimen. Prinsip keselamatan teras adalah seperti berikut:
Jalankan operasi di dalam hud wasap. Rawat sisa buangan dan cecair buangan sebelum membuangnya di lokasi selamat yang ditetapkan.
Pakai alat pernafasan dan sarung tangan pelindung. Elakkan sentuhan kulit dan pengambilan bahan toksik secara oral dengan apa jua cara.
Bilas sarung tangan dengan teliti menggunakan air sebelum menanggalkannya selepas selesai eksperimen.
Masa siaran: 30 Julai 2026