В полупроводниках-В экспериментах по технологическим процессам на устройствах химическая очистка подразумевает удаление различных вредных примесей или масляных загрязнений, адсорбированных на поверхностях полупроводников, металлических материалов и лабораторной посуды. Для очистки используются химические реагенты и органические растворители, которые инициируют химические реакции и растворение примесей и масляных загрязнений, адсорбированных на поверхностях заготовок. Для удаления примесей с поверхностей заготовок также могут применяться физические методы, такие как ультразвуковая обработка, нагрев и вакуумная откачка. Затем заготовки промываются большими объемами высококонцентрированного раствора.-чистота горячий-и-Для очистки поверхностей используйте холодную деионизированную воду.
1.1 Важность химической очистки
Химическая очистка необходима для каждого эксперимента в рамках контроля технологических процессов. Качество химической очистки оказывает критическое влияние на результаты эксперимента. Неправильная очистка может привести к неудаче или низкому качеству результатов.-качественные экспериментальные результаты. Поэтому понимание функций и принципов химической очистки имеет важное значение для успешного проведения экспериментов.
Как известно, одним из ключевых свойств полупроводников является их высокая чувствительность к примесям. Даже следовые количества примесей в компонентах могут быть очень чувствительными.-за-Легирование на уровне миллионов концентраций может изменять физические свойства полупроводников. Это свойство используется для создания полупроводниковых устройств с различными функциями посредством легирования. Тем не менее, это же свойство создает проблемы для полупроводниковой промышленности.-Эксперименты по технологическим процессам изготовления устройств. Химические реагенты, технологические инструменты и вода для очистки могут выступать в качестве источников вредного загрязнения примесями. Даже чистые полупроводниковые пластины заметно загрязняются примесями после длительного воздействия окружающего воздуха. Химическая очистка устраняет вредное загрязнение примесями и поддерживает чистоту кремния.-поверхности пластин.
1.2 Область применения химической очистки
Химическая очистка в основном включает три категории:
Очистка кремния-поверхности пластин;
Очистка металлических материалов (например, вольфрамовых нитей для испарительных электродов, молибденовых листов для испарительных подложек, алюминиевых сплавов для испарительных источников, хрома от хрома).-изготовление масок);
Очистка инструментов и емкостей (например, металлических пинцетов, кварцевых трубок, стеклянных контейнеров, графитовых форм, изделий из пластмассы и резины).
1.3 Типы загрязняющих примесей на кремнии-Поверхности пластин
(1) Молекулярный-Тип адсорбции примесей
Типичная молекулярная структура-образует загрязняющие вещества, адсорбированные на кремнии-На поверхности кремниевых пластин могут присутствовать натуральные или синтетические смазки, смолы и масла. К этой категории в основном относятся примеси, попадающие в материал в процессе резки, шлифовки и полировки подложки. Другие источники включают отпечатки пальцев, остатки фоторезиста и остатки органических веществ.-отложения растворителя.
Молекулярный-Примеси этого типа в основном адсорбируются физически и связываются с кремнием.-Поверхности пластин обрабатываются электростатическим притяжением. Молекулы смазок, смол и масел, как правило, не обладают электростатическим притяжением.-Полярная связь возникает за счет притяжения между нейтральными молекулами примеси и неудовлетворенными остаточными силами атомов кремния на поверхности. Это взаимодействие эквивалентно силам Ван дер Ваальса между молекулами в молекулярных кристаллах. Такие силы притяжения относительно слабы и быстро угасают с увеличением межмолекулярного расстояния. Эффективный радиус взаимодействия составляет приблизительно 2-3×10⁻⁸см (2-3 Å), сопоставимо с молекулярными диаметрами. Следовательно, молекулярное-Типовые примеси можно удалить сравнительно легко.
Еще одна важная характеристика заключается в том, что большинство молекулярных-Тип загрязняющих веществ – это вода.-нерастворимые органические соединения. Их адсорбция делает кремний нерастворимым.-Поверхность пластины гидрофобна, что препятствует эффективному контакту между деионизированной водой и кислотой.-Щелочные растворы и поверхности пластин. Это предотвращает взаимодействие реагентов с частицами на поверхности и препятствует эффективной химической очистке.
(2) Ионный-Тип адсорбции примесей
Общий ион-образуют примеси, адсорбированные на кремнии-Поверхности пластин включают K⁺, На⁺, Ка²⁺, Мг²⁺, Fe²⁺, H⁺, ОЙ⁻, Ф⁻, Cl⁻, С²⁻, CO₃²⁻и так далее. Эти примеси имеют различное происхождение: окружающий воздух, посуда и оборудование, химические вещества, низкий уровень загрязнения.-чистая деионизированная вода, водопроводная вода, выдыхаемый воздух и пот оператора.
Ионический-Адсорбция данного типа в основном относится к хемосорбции. Ионы примесей связываются с поверхностью пластины посредством химического взаимодействия.-Силы связей. Равновесные расстояния между ионами примеси и атомами поверхности чрезвычайно малы, поэтому адсорбированные ионы можно рассматривать как часть кремниевой решетки. Хемосорбированные ионные примеси могут действовать как центры захвата: некоторые связывают свободные электроны решетки и выступают в качестве акцепторов; другие захватывают свободные дырки и функционируют как доноры. Из-за сильных сил хемосорбции удаление ионных примесей гораздо сложнее, чем удаление молекулярных загрязнений.
(3) Атомный-Тип адсорбции примесей
Атомный-В качестве поверхностных загрязнений в основном используются атомы металлов, таких как золото, серебро, медь, железо и никель. Эти атомы металлов обычно образуются в результате реакций восстановительного замещения в кислых травителях и осаждаются на кремнии.-поверхности пластин.
Атомный-Адсорбция данного типа демонстрирует наиболее сильную связывающую способность и её сложнее всего устранить. Тяжелый тип адсорбции-Атомы металлов, таких как золото и платина, практически не реагируют с обычными кислотами и щелочами. Поэтому для образования растворимых комплексов требуются специальные реагенты, такие как царская вода. Комплексированные металлические соединения впоследствии вымываются с помощью сильнодействующих растворов.-чистая деионизированная вода.
1.4 General Silicon-Процедура очистки пластины
Как показано в приведенном выше анализе, молекулярный-Примеси определенного типа сравнительно легко удалить. Остаточные молекулярные примеси могут маскировать ионные свойства.-и атомный-молекулярных примесей, которые препятствуют их удалению. Соответственно, молекулярные загрязнения должны быть полностью удалены в первую очередь в процессе производства кремния.-Химическая очистка вафель.
Ионический-и атомный-Примеси определенного типа хемосорбируются с сильным сродством к поверхности. Атомные загрязнители обычно присутствуют в небольших количествах и инертны к обычным кислотам и щелочам; их можно растворить только царской водой или кислым водородом.-Растворы перекиси водорода. Царская вода и кислая перекись водорода также растворяют ионные примеси. Стандартный рабочий процесс использует кислоту.-Сначала ионные примеси удаляются щелочными растворами или щелочной перекисью водорода. Затем остаточные ионные загрязнения и атомарные примеси удаляются с помощью царской воды или кислой перекиси водорода. Завершающее ополаскивание проводится при высокой температуре.-Процесс завершается получением деионизированной воды высокой чистоты.
В заключение, общий кремний-Последовательность очистки пластины: обезжиривание.→удаление ионов→Атомный-удаление примесей→Деионизированный-Промывка водой.
Перед каждым экспериментом кремниевые пластины необходимо подвергать химической очистке. Тем не менее, состояние поверхности различается от одного эксперимента к другому. Соответственно, химические вещества для очистки и приоритетные цели варьируются. Практические методы очистки являются гибкими. Конкретные методы и этапы определяются в каждом конкретном случае.-by-В зависимости от конкретного случая и фактической уборки.-Требования к эффекту.
1.5. Обработка для очистки обычных металлов и посуды
Металлические материалы и лабораторное оборудование являются основными источниками кремния.-Загрязнение пластин. Тщательная очистка металлических предметов и посуды обязательна для гарантии качества пластин.-Чистота поверхности. Общий принцип очистки металлов и посуды таков: сначала удалить жировые загрязнения; затем провести травление или промывку кислотами, щелочами, моющими растворами или царской водой; и в завершение тщательно промыть водой с высоким содержанием соли.-чистая деионизированная вода.
2. Знания по технике безопасности
В экспериментах часто используются различные химические вещества и газы, включая легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, токсичные и едкие кислоты.-Щелочные вещества. Неправильное обращение может привести к несчастным случаям. Профилактические меры должны быть приоритетными. В случае аварии сохраняйте спокойствие и незамедлительно принимайте соответствующие меры по устранению последствий.
2.1 Безопасное обращение с органическими растворителями
К распространенным органическим растворителям относятся толуол, ацетон, этанол, метилэтилкетон, трихлорэтилен и четыреххлористый углерод. Большинство органических растворителей легковоспламеняемы и загораются при высоких температурах.-храните их в прохладном месте, вдали от источников возгорания, при высоких температурах или вблизи открытого огня. Не нагревайте емкости с растворителями непосредственно на электрических плитах; вода-Подогрев ванны предпочтительнее, когда он необходим. В случае пожара потушите пламя влажной тряпкой, мелким песком или углем.-огнетушители на основе диоксида углерода, угольные-Тетрахлоридные огнетушители или пенные огнетушители. Никогда не используйте воду.-на основе кислоты-Щелочные огнетушащие вещества.
Органические растворители летучи и обладают различной степенью токсичности. Все операции должны проводиться в вытяжных шкафах с надлежащей вентиляцией.
2.2 Безопасное обращение с кислотами и щелочами
В экспериментах используются сильные-Кислотные растворы, такие как серная кислота, азотная кислота, соляная кислота, фтороводородная кислота и царская вода, а также концентрированные растворы.-Щелочные растворы, включая гидроксид натрия и гидроксид калия. Эти вещества обладают высокой коррозионной активностью по отношению к коже и одежде человека, что требует тщательного контроля за соблюдением правил техники безопасности.
Установите эффективные системы вентиляции и вытяжки в местах, где могут скапливаться пары кислот или щелочей.
Операторы обязаны носить соответствующие средства защиты, такие как резиновые перчатки и респираторы.
Никогда не отмеряйте кислотные или щелочные растворы ртом; используйте пипетки с резиновыми грушами.
Во время транспортировки следует соблюдать осторожность, чтобы предотвратить опрокидывание или разбитие бутылок. При открытии контейнеров направляйте горлышки бутылок в сторону от персонала.
Серную кислоту для разбавления всегда следует добавлять в воду медленно. Никогда не заливайте концентрированную серную кислоту водой.
Перед нейтрализацией разбавьте концентрированные кислоты или щелочи водой, затем проведите нейтрализацию с использованием соответствующих растворов щелочей или кислот.
Пустые емкости, в которых ранее хранились концентрированные кислоты или щелочи, следует полностью осушить, многократно промыть водой, а затем подвергнуть стандартным процедурам очистки.
В случае кислоты-При ожогах щелочью немедленно промойте пораженные ткани большим количеством проточной воды. При попадании брызг в глаза быстро промойте их большим количеством водопроводной воды. После промывания немедленно обратитесь за медицинской помощью, независимо от тяжести ожога или попадания в глаза.
2.3 Безопасное обращение с газами
Экспериментальные газы подаются через высокое давление.-Баллоны под давлением или газопроводы. Смешивание определенных газов может привести к возгоранию или взрыву.
Газовые баллоны имеют цвет-Баллоны закодированы и промаркированы для идентификации содержащихся в них газов. В баллонах газ находится под высоким давлением; в свеженаполненных баллонах давление достигает приблизительно 150 литров. кг/см²При хранении и использовании необходимо соблюдать особые меры предосторожности.
В летнее время избегайте попадания прямых солнечных лучей на газовые баллоны. Держите легковоспламеняющиеся материалы и источники возгорания подальше от баллона.-зоны хранения.
Пары газов, которые воспламеняются или взрываются при контакте (например, баллоны с водородом и кислородом), следует хранить в отдельных изолированных помещениях, чтобы предотвратить аварии, вызванные утечкой газа.
Не следует полностью выпускать газ из баллона; необходимо поддерживать определенное остаточное давление внутри баллонов.
Предотвратите попадание смазки на клапаны цилиндров и гаечные ключи.
При использовании водорода необходимо удалить воздух из оборудования с помощью инертного газа, проверить всю систему на наличие утечек и установить предохранители от обратного пламени.
2.4 Безопасное обращение с токсичными веществами
При работе с токсичными химическими реагентами и соединениями в экспериментах необходимо предотвращать отравления. Основные принципы безопасности следующие:
Проводить работы внутри вытяжных шкафов. Обрабатывать отходы и отработанные жидкости перед утилизацией в специально отведенных безопасных местах.
Используйте респираторы и защитные перчатки. Любой ценой избегайте контакта кожи с токсичными веществами и их приема внутрь.
После завершения экспериментов перед тем, как снять перчатки, тщательно промойте их водой.
Дата публикации: 30 июля 2026 г.