În semiconductori‑În experimentele privind procesele de fabricație, curățarea chimică se referă la îndepărtarea diferitelor impurități dăunătoare sau contaminanți de ulei adsorbiți pe suprafețele semiconductorilor, materialelor metalice și ustensilelor de laborator. Curățarea utilizează reactivi chimici și solvenți organici pentru a declanșa reacții chimice și efecte de dizolvare cu impurități și contaminanți de ulei adsorbiți pe suprafețele pieselor de lucru. Măsuri fizice precum ultrasonarea, încălzirea și pomparea în vid pot fi, de asemenea, aplicate pentru a desorbi impuritățile de pe suprafețele pieselor de lucru. Piesele de lucru sunt apoi clătite cu volume mari de apă cu concentrație mare.‑puritate fierbinte‑şi‑apă rece deionizată pentru a obține suprafețe curate.
1.1 Importanța curățării chimice
Curățarea chimică este necesară pentru fiecare experiment din cadrul testării proceselor. Calitatea curățării chimice exercită o influență critică asupra rezultatelor experimentale. Curățarea necorespunzătoare poate duce la rezultate eșuate sau slabe.‑rezultate experimentale de calitate. Prin urmare, înțelegerea funcțiilor și principiilor curățării chimice este esențială pentru succesul experimentelor de proces.
După cum se știe, o proprietate cheie a semiconductorilor este sensibilitatea lor ridicată la impurități. Chiar și urmele de impurități de la nivelul componentelor‑pe‑nivel de milioane poate altera proprietățile fizice ale semiconductorilor. Această proprietate este utilizată pentru fabricarea de dispozitive semiconductoare cu diverse funcții prin dopare. Cu toate acestea, aceeași proprietate creează provocări pentru semiconductori‑Experimente de procesare a dispozitivelor. Reactivii chimici, instrumentele de procesare și apa de curățare pot acționa ca surse de contaminare cu impurități dăunătoare. Chiar și napolitanele semiconductoare impecabile vor suferi o contaminare vizibilă cu impurități după o expunere prelungită la aerul ambiant. Curățarea chimică elimină contaminarea cu impurități dăunătoare și menține siliciul curat.‑suprafețele plachetelor.
1.2 Domeniul de aplicare al curățării chimice
Curățarea chimică acoperă în principal trei categorii:
Curățarea siliconului‑suprafețele plachetelor;
Curățarea materialelor metalice (de exemplu, filamente de tungsten pentru electrozi de evaporare, foi de molibden pentru suporturi de evaporare, aliaje de aluminiu pentru surse de evaporare, crom pentru crom)‑fabricarea măștilor);
Curățarea uneltelor și a vaselor (de exemplu, pensete metalice, tuburi de cuarț, recipiente de sticlă, matrițe de grafit, produse din plastic și cauciuc).
1.3 Tipuri de impurități contaminante pe siliciu‑Suprafețe de wafer
(1) Moleculară‑Tip Adsorbție de impurități
Molecular tipic‑formează contaminanți adsorbiți pe siliciu‑Suprafețele napolitane includ grăsimi, rășini și uleiuri naturale sau sintetice. Impuritățile introduse în timpul tăierii, șlefuirii și lustruirii substratului se încadrează în mare parte în această categorie. Alte surse includ amprente digitale, reziduuri de fotorezist și reziduuri organice.‑depuneri de solvenți.
Molecular‑Impuritățile de tip sunt în mare parte adsorbite fizic și legate de siliciu‑suprafețele plachetelor prin atracție electrostatică. Moleculele de grăsimi, rășini și uleiuri sunt în general non-‑polare. Legăturile apar din atracția dintre moleculele de impuritate neutră și forțele reziduale nesatisfăcute ale atomilor de siliciu de suprafață. Această interacțiune este echivalentă cu forțele van der Waals dintre moleculele din cristalele moleculare. Astfel de forțe atractive sunt relativ slabe și se diminuează rapid odată cu creșterea distanței intermoleculare. Intervalul de interacțiune efectivă este de aproximativ 2‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), comparabile cu diametrele moleculare. Prin urmare, diametrele moleculare‑Impuritățile de acest tip pot fi îndepărtate relativ ușor.
O altă caracteristică majoră este că majoritatea moleculelor‑contaminanți de tip sunt apa‑compuși organici insolubili. Adsorbția lor face ca siliciul să fie‑suprafețele plachetelor sunt hidrofobe, ceea ce împiedică contactul eficient dintre apa deionizată / acid‑soluții alcaline și suprafețe de plachete. Acest lucru previne interacțiunea reactivilor cu particulele de suprafață și inhibă curățarea chimică eficientă.
(2) Ionic‑Tip Adsorbție de impurități
Ion comun‑formează impurități adsorbite pe siliciu‑suprafețele plachetelor includ K⁺, N / A⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S.²⁻, CO₃²⁻și așa mai departe. Aceste impurități provin din diverse surse: aerul înconjurător, ustensilele și echipamentele, agenții chimici,‑apă deionizată pură, apă de la robinet, respirație expirată și transpirație a operatorului.
ionic‑tip de adsorbție aparține în mare măsură chemisorbției. Ionii de impurități se leagă de suprafețele napolitanelor prin procese chimice‑forțe de legătură. Distanțele de echilibru dintre ionii de impurități și atomii de suprafață sunt extrem de scurte, astfel încât ionii adsorbiți pot fi considerați ca parte a rețelei de siliciu. Impuritățile ionice chemisorbite pot acționa ca centre de captare: unele leagă electronii liberi ai rețelei și servesc ca acceptori; altele captează golurile libere și funcționează ca donori. Datorită forțelor puternice de chemisorbție, îndepărtarea impurităților ionice este mult mai dificilă decât eliminarea contaminanților moleculari.
(3) Atomic‑Tip Adsorbție de impurități
Atomic‑Contaminanții de suprafață sunt în principal atomi metalici, cum ar fi aurul, argintul, cuprul, fierul și nichelul. Acești atomi metalici sunt de obicei generați prin reacții de deplasare reductivă în agenți de corodare acizi, depunându-se pe siliciu.‑suprafețele plachetelor.
Atomic‑Tipul de adsorbție prezintă cea mai puternică forță de legare și este cel mai greu de eliminat. Greu‑Atomii metalici precum aurul și platina reacționează abia cu acizii și bazele obișnuite. Prin urmare, sunt necesari reactivi speciali, cum ar fi apa regie, pentru a forma complexe solubile. Speciile metalice complexate sunt ulterior spălate cu apă puternică.‑apă deionizată pură.
1.4 Siliciu general‑Procedura de curățare a napolitanelor
Așa cum s-a analizat mai sus, molecular‑Impuritățile de tip sunt relativ ușor de îndepărtat. Contaminanții moleculari rămași pot masca substanțele ionice‑și atomică‑impurități de tip și obstrucționează îndepărtarea lor. În consecință, contaminanții moleculari trebuie eliminați complet mai întâi în timpul procesului de siliciu‑curățarea chimică a napolitanelor.
ionic‑și atomică‑Impuritățile de tip chimio sunt chemisorbite cu o afinitate superficială puternică. Contaminanții atomici sunt în mod normal prezenți în cantități mici și inerți față de acizii și bazele comune; aceștia pot fi dizolvați doar cu apă regie sau hidrogen acid.‑soluții de peroxid. Apa regia și peroxidul de hidrogen acid dizolvă, de asemenea, impuritățile ionice. Fluxul de lucru standard utilizează acid‑soluții alcaline sau peroxid de hidrogen alcalin pentru a îndepărta mai întâi impuritățile ionice. Contaminanții ionici reziduali și impuritățile atomice sunt apoi îndepărtate folosind apă regia sau peroxid de hidrogen acid. O clătire finală cu apă caldă‑Apa deionizată pură completează procesul.
În concluzie, siliciul general‑Secvența de curățare a plachetelor este: Degresare→Îndepărtarea ionilor→Atomic‑îndepărtarea impurităților→Deionizat‑clătire cu apă.
Napolitanele de siliciu trebuie să fie supuse unei curățări chimice înainte de fiecare experiment. Cu toate acestea, condițiile suprafeței diferă de la o experiment la alta. Prin urmare, substanțele chimice de curățare și țintele prioritare variază în mod corespunzător. Fluxurile de lucru practice de curățare sunt flexibile. Metodele și etapele concrete vor fi determinate pentru fiecare caz în parte.‑by‑caz în funcție de curățarea reală‑cerințe privind efectele.
1.5 Tratament de curățare pentru metale și ustensile comune
Materialele metalice și instrumentele de laborator sunt surse majore de siliciu‑Contaminarea plachetelor. Curățarea temeinică a metalelor și a ustensilelor este obligatorie pentru a garanta contaminarea plachetelor.‑curățenia suprafeței. Principiul general de curățare a metalelor și ustensilelor este: îndepărtați mai întâi contaminanții cu grăsime; efectuați gravarea sau spălarea cu acizi, alcali, soluții de spălare sau apă regia; și terminați prin clătire temeinică cu apă puternică.‑apă deionizată pură.
2 Cunoștințe de siguranță
Experimentele utilizează frecvent diverse substanțe chimice și gaze, inclusiv acid inflamabil, exploziv, toxic și coroziv.‑substanțe alcaline. Manipularea necorespunzătoare poate provoca accidente. Măsurile preventive trebuie acordate prioritate. În caz de accident, păstrați calmul și implementați prompt acțiunile corective adecvate.
2.1 Manipularea în siguranță a solvenților organici
Solvenții organici comuni includ toluenul, acetona, etanolul, metil etil cetona, tricloretilena și tetraclorura de carbon. Majoritatea solvenților organici sunt inflamabili și se aprind la temperaturi ridicate.‑condiții de temperatură ridicată sau în apropierea flăcărilor deschise. Depozitați-le în locuri răcoroase, departe de surse de aprindere. Nu încălziți recipientele cu solvenți direct pe aragaze electrice; apă‑Încălzirea în baie este preferată atunci când este necesară încălzirea. În caz de incendiu, stingeți flăcările cu o cârpă umedă, nisip fin, carbon.‑stingătoare cu dioxid de carbon‑stingătoare cu tetraclorură sau stingătoare cu spumă. Nu folosiți niciodată apă sau apă rece‑acid pe bază de‑agenți de stingere alcalini.
Solvenții organici sunt volatili și prezintă grade variabile de toxicitate. Toate operațiunile trebuie efectuate în interiorul unor hote de extracție a gazelor de eșapament, cu ventilație adecvată.
2.2 Manipularea în siguranță a acizilor și alcalinilor
Experimentele utilizează forță puternică‑soluții acide precum acid sulfuric, acid azotic, acid clorhidric, acid fluorhidric și apă regie, precum și soluții puternice‑soluții alcaline, inclusiv hidroxid de sodiu și hidroxid de potasiu. Aceste substanțe sunt foarte corozive pentru pielea și îmbrăcămintea umană, necesitând un control atent al siguranței în funcționare.
Instalați sisteme eficiente de ventilație și evacuare în zonele în care se pot acumula vapori acizi sau alcalini.
Operatorii trebuie să poarte echipament de protecție adecvat, cum ar fi mănuși de cauciuc și respiratoare.
Nu pipetați niciodată soluții acide sau alcaline pe cale orală; folosiți pipete prevăzute cu becuri de cauciuc.
Procedați cu precauție în timpul transportului pentru a preveni răsturnarea sau spargerea sticlelor. Îndreptați deschiderile sticlelor departe de personal atunci când deschideți recipientele.
Adăugați întotdeauna acid sulfuric lent în apă pentru diluare. Nu turnați niciodată apă în acid sulfuric concentrat.
Înainte de neutralizare, diluați acizii sau bazele concentrate cu apă, apoi efectuați neutralizarea folosind soluții alcaline sau acide corespunzătoare.
Recipientele goale care au conținut anterior acizi sau alcali concentrați trebuie golite complet, clătite în mod repetat cu apă și apoi supuse unor proceduri de curățare de rutină.
În cazul acidului‑În caz de arsuri alcaline, clătiți imediat țesutul afectat cu multă apă curentă. Dacă stropii pătrund în ochi, clătiți rapid ochii cu cantități mari de apă de la robinet. Solicitați imediat asistență medicală după clătire, indiferent de gravitatea arsurii sau de expunerea oculară.
2.3 Manipularea în siguranță a gazelor
Gazele experimentale sunt furnizate prin intermediul unor mijloace de înaltă tensiune‑butelii sub presiune sau conducte de gaz. Amestecarea anumitor gaze poate duce la ardere sau explozie.
Buteliile de gaz sunt colorate‑codificate și etichetate pentru a identifica gazele conținute. Buteliile mențin gaz la presiune ridicată; buteliile nou umplute ajung la aproximativ 150 kg/cm²Se aplică măsuri speciale de siguranță în timpul depozitării și utilizării.
Evitați expunerea buteliilor de gaz la lumina directă a soarelui în timpul verii. Țineți materialele inflamabile și sursele de aprindere departe de butelie.‑zone de depozitare.
Depozitați perechile de gaze care reacționează combustiv sau exploziv la contact (de exemplu, buteliile de hidrogen și oxigen) în încăperi izolate separate pentru a evita accidentele cauzate de scurgerile de gaze.
Nu evacuați complet gazul din butelii; mențineți o anumită presiune reziduală în interiorul buteliilor.
Preveniți contaminarea cu grăsime a supapelor și cheilor cilindrice.
Când utilizați hidrogen, eliminați aerul din echipament cu gaz inert, inspectați întregul sistem pentru scurgeri și instalați dispozitive de oprire a flăcării.
2.4 Manipularea în siguranță a substanțelor toxice
Preveniți intoxicațiile atunci când lucrați cu reactivi și compuși chimici toxici în experimente. Principiile de siguranță de bază sunt următoarele:
Efectuați operațiuni în interiorul hotelelor de extracție a gazelor. Tratați reziduurile și lichidele uzate înainte de a le elimina în locurile desemnate și sigure.
Purtați măști de protecție respiratorie și mănuși de protecție. Evitați contactul cu pielea și ingerarea orală a materialelor toxice cu orice preț.
Clătiți bine mănușile cu apă înainte de a le scoate după terminarea experimentelor.
Data publicării: 30 iulie 2026