I halvledere‑I prosesseksperimenter med enhetsenheter refererer kjemisk rengjøring til fjerning av ulike skadelige urenheter eller oljeforurensninger som er adsorbert på overflatene til halvledere, metalliske materialer og laboratorieutstyr. Rengjøring bruker kjemiske reagenser og organiske løsemidler for å utløse kjemiske reaksjoner og oppløsningseffekter med urenheter og oljeforurensninger som er adsorbert på arbeidsstykkets overflater. Fysiske tiltak som ultralydbehandling, oppvarming og vakuumpumping kan også brukes for å desorbere urenheter fra arbeidsstykkets overflater. Arbeidsstykkene skylles deretter med store mengder høytrykksrens.‑renhet varm‑og‑kaldt avionisert vann for å få rene overflater.
1.1 Viktigheten av kjemisk rengjøring
Kjemisk rengjøring er nødvendig for alle eksperimenter i prosesstesting. Kvaliteten på den kjemiske rengjøringen har en kritisk innflytelse på eksperimentelle resultater. Feil rengjøring kan føre til mislykkede eller dårlige resultater.‑kvalitetseksperimentelle resultater. Derfor er det viktig å forstå funksjonene og prinsippene for kjemisk rengjøring for vellykkede prosesseksperimenter.
Som kjent er en viktig egenskap ved halvledere deres høye følsomhet for urenheter. Selv spor av urenheter ved delene‑per‑millionnivå kan endre de fysiske egenskapene til halvledere. Denne egenskapen brukes til å fremstille halvlederkomponenter med ulike funksjoner via doping. Likevel skaper denne samme egenskapen utfordringer for halvledere.‑eksperimenter med enhetsprosesser. Kjemiske reagenser, prosesseringsverktøy og rengjøringsvann kan alle fungere som kilder til skadelig urenhetsforurensning. Selv uberørte halvlederskiver vil bli utsatt for merkbar urenhetsforurensning etter langvarig eksponering for omgivelsesluft. Kjemisk rengjøring eliminerer skadelig urenhetsforurensning og opprettholder rent silisium‑waferoverflater.
1.2 Omfang av kjemisk rengjøring
Kjemisk rengjøring dekker hovedsakelig tre kategorier:
Rengjøring av silikon‑waferoverflater;
Rengjøring av metalliske materialer (f.eks. wolframfilamenter for fordampningselektroder, molybdenplater for fordampningsstøtter, aluminiumslegeringer for fordampningskilder, krom for krom)‑maskeproduksjon);
Rengjøring av verktøy og beholdere (f.eks. metallpinsett, kvartsrør, glassbeholdere, grafittformer, plast- og gummiprodukter).
1.3 Typer forurensende urenheter på silisium‑Waferoverflater
(1) Molekylær‑Type Urenhet Adsorpsjon
Typisk molekylær‑danner forurensninger adsorbert på silisium‑Waferoverflater inkluderer naturlige eller syntetiske fettstoffer, harpikser og oljer. Urenheter som introduseres under substratkutting, sliping og polering faller hovedsakelig inn under denne kategorien. Andre kilder inkluderer fingeravtrykk, fotoresistrester og gjenværende organisk materiale.‑løsemiddelavleiringer.
Molekylær‑urenheter av denne typen er stort sett fysisk adsorbert og bundet til silisium‑waferoverflater ved elektrostatisk tiltrekning. Molekyler av fett, harpiks og oljer er vanligvis ikke‑polar. Binding oppstår fra tiltrekning mellom nøytrale urenhetsmolekyler og utilfredsstilte restkrefter i overflaten av silisiumatomer. Denne interaksjonen tilsvarer van der Waals-krefter mellom molekyler i molekylære krystaller. Slike tiltrekningskrefter er relativt svake og avtar raskt med økende intermolekylær avstand. Det effektive interaksjonsområdet er omtrent 2‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), sammenlignbar med molekyldiametre. Derfor molekylær‑type urenheter kan fjernes relativt enkelt.
Et annet viktig kjennetegn er at de fleste molekylære‑type forurensninger er vann‑uløselige organiske forbindelser. Adsorpsjonen av dem gjør silisium‑waferoverflater er hydrofobe, noe som hindrer effektiv kontakt mellom avionisert vann/syre‑alkaliske løsninger og waferoverflater. Dette hindrer reagenser i å samhandle med overflatepartikler og hemmer effektiv kjemisk rengjøring.
(2) Ionisk‑Type Urenhet Adsorpsjon
Vanlig ion‑danner urenheter adsorbert på silisium‑waferoverflater inkluderer K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻og så videre. Disse urenhetene stammer fra forskjellige kilder: omgivelsesluft, redskaper og utstyr, kjemiske stoffer, lav‑rent avionisert vann, vann fra springen, utåndet pust og svette fra operatøren.
Ionisk‑type adsorpsjon tilhører i stor grad kjemisorpsjon. Urenheter binder seg til waferoverflater gjennom kjemiske midler‑bindingskrefter. Likevektsavstandene mellom urenheter og overflateatomer er ekstremt korte, slik at adsorberte ioner kan betraktes som en del av silisiumgitteret. Kjemisorberte ioniske urenheter kan fungere som fangesentre: noen binder frie gitterelektroner og fungerer som akseptorer; andre fanger frie hull og fungerer som donorer. På grunn av sterke kjemisorpsjonskrefter er det langt vanskeligere å fjerne ioniske urenheter enn å eliminere molekylære forurensninger.
(3) Atomisk‑Type Urenhet Adsorpsjon
Atomisk‑Overflateforurensninger er primært metallatomer som gull, sølv, kobber, jern og nikkel. Disse metallatomene dannes vanligvis ved reduktive fortrengningsreaksjoner i sure etsemidler, og avsettes på silisium.‑waferoverflater.
Atomisk‑type adsorpsjon viser den sterkeste bindingskraften og er vanskeligst å eliminere. Tung‑Metallatomer som gull og platina reagerer knapt med vanlige syrer og alkalier. Derfor kreves spesielle reagenser som kongevann for å danne løselige komplekser. Kompleksbundne metalliske forbindelser vaskes deretter bort med høy‑rent avionisert vann.
1.4 Generelt silisium‑Rengjøringsprosedyre for skiver
Som analysert ovenfor, molekylær‑urenheter av denne typen er relativt enkle å fjerne. Gjenværende molekylære forurensninger kan maskere ioniske‑og atom‑type urenheter og hindre fjerning av dem. Følgelig må molekylære forurensninger elimineres fullstendig først under silisium‑kjemisk rengjøring av wafere.
Ionisk‑og atom‑urenheter av typen kjemisorberes med sterk overflateaffinitet. Atomforurensninger er vanligvis tilstede i små mengder og inerte overfor vanlige syrer og alkalier; de kan bare løses opp av kongevann eller surt hydrogen‑peroksidløsninger. Kongevann og sur hydrogenperoksid løser også opp ioniske urenheter. Standard arbeidsflyt bruker syre‑alkaliske løsninger eller alkalisk hydrogenperoksid for å fjerne ioniske urenheter først. Gjenværende ioniske forurensninger og atomære urenheter fjernes deretter ved hjelp av kongevann eller sur hydrogenperoksid. En siste skylling med høy‑rent avionisert vann fullfører prosessen.
Oppsummert, den generelle silisium‑Rengjøringssekvensen for skiven er: Avfetting→Fjerning av ioner→Atomisk‑fjerning av urenheter→Avionisert‑vannskylling.
Silisiumskiver må gjennomgå kjemisk rengjøring før hvert eksperiment. Overflateforholdene varierer imidlertid fra forsøk til forsøk. Rengjøringskjemikalier og prioriterte mål varierer derfor deretter. Praktiske rengjøringsarbeidsflyter er fleksible. Konkrete metoder og trinn skal bestemmes i hvert enkelt tilfelle.‑by‑i henhold til faktisk rengjøring per sak‑effektkrav.
1.5 Rengjøringsmiddel for vanlige metaller og redskaper
Metalliske materialer og laboratorieverktøy er viktige kilder til silisium‑Forurensning av waferen. Grundig rengjøring av metaller og redskaper er obligatorisk for å garantere at waferen‑overflaterens. Det generelle rengjøringsprinsippet for metaller og redskaper er: fjern fettforurensninger først; utfør etsing eller vask med syrer, alkalier, vaskeløsninger eller kongevann; og avslutt med grundig skylling med høy‑rent avionisert vann.
2 Sikkerhetskunnskap
Eksperimenter bruker ofte forskjellige kjemikalier og gasser, inkludert brannfarlige, eksplosive, giftige og etsende syre.‑alkaliske stoffer. Feil håndtering kan utløse ulykker. Forebyggende tiltak bør prioriteres. Hvis en ulykke inntreffer, forbli rolig og iverksett nødvendige korrigerende tiltak umiddelbart.
2.1 Sikker håndtering av organiske løsemidler
Vanlige organiske løsemidler inkluderer toluen, aceton, etanol, metyletylketon, trikloretylen og karbontetraklorid. De fleste organiske løsemidler er brannfarlige og antennes under høye temperaturer.‑temperaturforhold eller i nærheten av åpen ild. Oppbevar dem på et kjølig sted, unna tennkilder. Ikke varm opp løsemiddelbeholdere direkte på elektriske komfyrer; vann‑Oppvarming av badet foretrekkes når oppvarming er nødvendig. Ved brann, slukk flammene med en fuktig klut, fin sand eller kullsyre.‑karbondioksidslukningsapparater‑tetraklorid-slukningsapparater eller skumbrannslukningsapparater. Bruk aldri vann eller vann‑basert syre‑alkaliske slukkemidler.
Organiske løsemidler er flyktige og har varierende grad av giftighet. Alle operasjoner skal utføres i avtrekkskap med tilstrekkelig ventilasjon.
2.2 Sikker håndtering av syrer og alkalier
Eksperimenter bruker sterke‑syreløsninger som svovelsyre, salpetersyre, saltsyre, flussyre og kongevann, samt sterke‑alkaliske løsninger, inkludert natriumhydroksid og kaliumhydroksid. Disse stoffene er svært etsende for hud og klær, og krever nøye sikkerhetskontroll i driften.
Installer effektive ventilasjons- og avtrekkssystemer i områder der syre- eller alkalidamp kan samle seg.
Operatører skal bruke passende verneutstyr som gummihansker og åndedrettsvern.
Pipetter aldri syre- eller alkaliske løsninger gjennom munnen; bruk pipetter utstyrt med gummikuler.
Vær forsiktig under transport for å unngå at flasken velter eller ødelegges. Rett flaskeåpningene bort fra personalet når du åpner beholderne.
Tilsett alltid svovelsyre sakte i vannet for fortynning. Hell aldri vann i konsentrert svovelsyre.
Før nøytralisering, fortynn konsentrerte syrer eller baser med vann, og utfør deretter nøytralisering med tilsvarende base- eller syreløsninger.
Tomme beholdere som tidligere har inneholdt konsentrerte syrer eller alkalier skal tømmes fullstendig, skylles gjentatte ganger med vann og deretter rengjøres rutinemessig.
I tilfelle syre‑Ved alkaliske brannskader, skyll berørt vev umiddelbart med rikelig rennende vann. Hvis sprut kommer i øynene, skyll øynene raskt med store mengder vann fra springen. Oppsøk øyeblikkelig legehjelp etter skylling, uavhengig av alvorlighetsgraden av brannskaden eller øyeeksponering.
2.3 Sikker håndtering av gasser
Eksperimentelle gasser tilføres via høye‑trykkflasker eller gassrørledninger. Blanding av visse gasser kan føre til forbrenning eller eksplosjon.
Gassflasker er fargede‑kodet og merket for å identifisere inneholdte gasser. Sylindere holder gassen ved høyt trykk; nyfylte sylindere når omtrent 150 kg/cm²²Spesielle sikkerhetsregler gjelder under lagring og bruk.
Unngå direkte sollyseksponering for gassflasker om sommeren. Hold brennbare materialer og tennkilder unna sylinderen.‑lagringssoner.
Oppbevar gasspar som reagerer antennelig eller eksplosivt ved kontakt (f.eks. hydrogen- og oksygenflasker) i separate, isolerte rom for å unngå ulykker forårsaket av gasslekkasje.
Ikke tøm sylindergassen helt ut; behold et visst resttrykk inne i sylinderne.
Forhindre fettforurensning på sylinderventiler og skiftenøkler.
Når du bruker hydrogen, må du lufte ut av utstyret med inertgass, inspisere hele systemet for lekkasjer og installere tilbakeslagssikringer.
2.4 Sikker håndtering av giftige stoffer
Forhindre forgiftning ved arbeid med giftige kjemiske reagenser og forbindelser i eksperimenter. Kjernesikkerhetsprinsipper er som følger:
Utfør operasjoner inne i avtrekkskap. Behandle avfallsrester og væskespill før de kastes på angitte, trygge steder.
Bruk åndedrettsvern og vernehansker. Unngå hudkontakt og inntak av giftige materialer for enhver pris.
Skyll hanskene grundig med vann før du tar dem av etter at eksperimentene er avsluttet.
Publisert: 30. juli 2026