Trong chất bán dẫn-Trong các thí nghiệm quy trình thiết bị, làm sạch hóa học đề cập đến việc loại bỏ các tạp chất có hại hoặc chất gây ô nhiễm dầu mỡ bám trên bề mặt chất bán dẫn, vật liệu kim loại và dụng cụ phòng thí nghiệm. Quá trình làm sạch sử dụng thuốc thử hóa học và dung môi hữu cơ để kích hoạt các phản ứng hóa học và tác dụng hòa tan với các tạp chất và chất gây ô nhiễm dầu mỡ bám trên bề mặt vật cần gia công. Các biện pháp vật lý như siêu âm, gia nhiệt và hút chân không cũng có thể được áp dụng để loại bỏ tạp chất khỏi bề mặt vật cần gia công. Sau đó, vật cần gia công được rửa sạch bằng một lượng lớn dung dịch có nồng độ cao.-tinh khiết nóng-Và-Nước khử ion lạnh để làm sạch bề mặt.
1.1 Tầm quan trọng của việc vệ sinh bằng hóa chất
Vệ sinh hóa học là bước cần thiết cho mọi thí nghiệm trong quá trình kiểm tra. Chất lượng của việc vệ sinh hóa học có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả thí nghiệm. Vệ sinh không đúng cách có thể dẫn đến thí nghiệm thất bại hoặc kết quả kém.-Kết quả thí nghiệm chất lượng cao. Do đó, hiểu rõ chức năng và nguyên lý của quá trình làm sạch hóa học là điều cần thiết để thực hiện thành công các thí nghiệm quy trình.
Như đã biết, một đặc tính quan trọng của chất bán dẫn là độ nhạy cao với tạp chất. Ngay cả những tạp chất nhỏ nhất ở các linh kiện cũng có thể ảnh hưởng.-mỗi-Nồng độ triệu có thể làm thay đổi các tính chất vật lý của chất bán dẫn. Tính chất này được sử dụng để chế tạo các thiết bị bán dẫn với nhiều chức năng khác nhau thông qua quá trình pha tạp. Tuy nhiên, chính tính chất này lại tạo ra những thách thức cho quá trình chế tạo chất bán dẫn.-Các thí nghiệm quy trình thiết bị. Thuốc thử hóa học, dụng cụ xử lý và nước làm sạch đều có thể là nguồn gây ô nhiễm tạp chất có hại. Ngay cả các tấm bán dẫn nguyên chất cũng sẽ bị nhiễm tạp chất đáng kể sau khi tiếp xúc lâu với không khí xung quanh. Làm sạch bằng hóa chất loại bỏ ô nhiễm tạp chất có hại và duy trì silicon sạch.-bề mặt tấm bán dẫn.
1.2 Phạm vi làm sạch bằng hóa chất
Vệ sinh bằng hóa chất chủ yếu bao gồm ba loại:
Làm sạch silicon-bề mặt tấm bán dẫn;
Làm sạch các vật liệu kim loại (ví dụ: dây tóc vonfram cho điện cực bay hơi, tấm molypden cho giá đỡ bay hơi, hợp kim nhôm cho nguồn bay hơi, crom cho crom)-sản xuất khẩu trang);
Vệ sinh các dụng cụ và vật chứa (ví dụ: nhíp kim loại, ống thạch anh, bình thủy tinh, khuôn than chì, sản phẩm nhựa và cao su).
1.3 Các loại tạp chất gây ô nhiễm trên silicon-Bề mặt tấm bán dẫn
(1) Phân tử-Hấp phụ tạp chất
Phân tử điển hình-các chất gây ô nhiễm hình thành do hấp phụ trên silicon-Bề mặt tấm bán dẫn bao gồm các chất béo, nhựa và dầu tự nhiên hoặc tổng hợp. Các tạp chất được đưa vào trong quá trình cắt, mài và đánh bóng chất nền chủ yếu thuộc loại này. Các nguồn khác bao gồm dấu vân tay, cặn chất cản quang và các chất hữu cơ còn sót lại.-Lớp cặn dung môi.
Phân tử-Các loại tạp chất này chủ yếu được hấp phụ vật lý và liên kết với silic.-Các bề mặt wafer liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. Các phân tử của mỡ, nhựa và dầu nói chung không liên kết với nhau.-Phân cực. Liên kết phát sinh từ lực hút giữa các phân tử tạp chất trung tính và các lực dư chưa được thỏa mãn của các nguyên tử silic trên bề mặt. Tương tác này tương đương với lực van der Waals giữa các phân tử trong tinh thể phân tử. Các lực hút này tương đối yếu và suy giảm nhanh chóng khi khoảng cách giữa các phân tử tăng lên. Phạm vi tương tác hiệu quả xấp xỉ 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), tương đương với đường kính phân tử. Do đó, phân tử-Các loại tạp chất này có thể được loại bỏ tương đối dễ dàng.
Một đặc điểm quan trọng khác là hầu hết các phân tử-Các loại chất gây ô nhiễm là nước-các hợp chất hữu cơ không tan. Sự hấp phụ của chúng làm cho silicon trở nên silicon-Bề mặt tấm bán dẫn có tính kỵ nước, điều này cản trở sự tiếp xúc hiệu quả giữa nước khử ion và axit.-Dung dịch kiềm và bề mặt tấm bán dẫn. Điều này ngăn cản thuốc thử tương tác với các hạt trên bề mặt và cản trở quá trình làm sạch hóa học hiệu quả.
(2) Ion-Hấp phụ tạp chất
Ion chung-các tạp chất hình thành do hấp phụ trên silicon-Các bề mặt wafer bao gồm K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, Ồ⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻vân vân. Những tạp chất này có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau: không khí xung quanh, dụng cụ và thiết bị, hóa chất, áp suất thấp.-Nước tinh khiết khử ion, nước máy, hơi thở và mồ hôi của người vận hành.
Ion-Loại hấp phụ này chủ yếu thuộc về hấp phụ hóa học. Các ion tạp chất liên kết với bề mặt tấm bán dẫn thông qua phản ứng hóa học.-Lực liên kết. Khoảng cách cân bằng giữa các ion tạp chất và các nguyên tử bề mặt cực kỳ ngắn, đến mức các ion hấp phụ có thể được coi là một phần của mạng tinh thể silic. Các tạp chất ion hấp phụ hóa học có thể hoạt động như các trung tâm bẫy: một số liên kết với các electron tự do trong mạng tinh thể và đóng vai trò là chất nhận; những chất khác bẫy các lỗ trống tự do và hoạt động như chất cho. Do lực hấp phụ hóa học mạnh, việc loại bỏ các tạp chất ion khó hơn nhiều so với việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm phân tử.
(3) Nguyên tử-Hấp phụ tạp chất
Nguyên tử-Các chất gây ô nhiễm bề mặt chủ yếu là các nguyên tử kim loại như vàng, bạc, đồng, sắt và niken. Các nguyên tử kim loại này thường được tạo ra bởi các phản ứng thế khử trong chất ăn mòn axit, lắng đọng trên silicon.-bề mặt tấm bán dẫn.
Nguyên tử-Loại hấp phụ này thể hiện lực liên kết mạnh nhất và khó loại bỏ nhất. Nặng-Các nguyên tử kim loại như vàng và bạch kim hầu như không phản ứng với các axit và kiềm thông thường. Do đó, cần có các chất phản ứng đặc biệt như nước cường toan để tạo thành các phức chất tan được. Các hợp chất kim loại sau đó được rửa sạch bằng nước có nồng độ cao.-Nước tinh khiết khử ion.
1.4 Silicon tổng quát-Quy trình làm sạch wafer
Như đã phân tích ở trên, phân tử-Các loại tạp chất tương đối dễ loại bỏ. Các chất gây ô nhiễm phân tử còn lại có thể che khuất ion.-và nguyên tử-Các loại tạp chất và cản trở việc loại bỏ chúng. Do đó, các chất gây ô nhiễm phân tử phải được loại bỏ hoàn toàn trước tiên trong quá trình xử lý silicon.-Làm sạch hóa chất cho tấm bán dẫn.
Ion-và nguyên tử-Các tạp chất loại này được hấp phụ hóa học với ái lực bề mặt mạnh. Các chất gây ô nhiễm nguyên tử thường có mặt với số lượng thấp và trơ với các axit và kiềm thông thường; chúng chỉ có thể được hòa tan bằng nước cường toan hoặc hydro axit.-Dung dịch peroxit. Nước cường toan và hydro peroxit có tính axit cũng hòa tan các tạp chất ion. Quy trình tiêu chuẩn sử dụng axit.-Sử dụng dung dịch kiềm hoặc hydro peroxide kiềm để loại bỏ các tạp chất ion trước. Sau đó, các chất gây ô nhiễm ion còn sót lại và các tạp chất nguyên tử được loại bỏ bằng nước cường toan hoặc hydro peroxide axit. Rửa lại lần cuối với dung dịch có nồng độ cao.-Nước khử ion tinh khiết hoàn tất quá trình này.
Tóm lại, silicon nói chung-Trình tự làm sạch tấm bán dẫn là: Tẩy dầu mỡ→Loại bỏ ion→Nguyên tử-loại bỏ tạp chất→Nước khử ion-Rửa sạch bằng nước.
Các tấm silicon phải được làm sạch bằng hóa chất trước mỗi thí nghiệm. Tuy nhiên, điều kiện bề mặt khác nhau giữa các lần thí nghiệm. Do đó, hóa chất làm sạch và các mục tiêu ưu tiên cũng thay đổi tương ứng. Quy trình làm sạch thực tế khá linh hoạt. Các phương pháp và bước cụ thể sẽ được xác định tùy thuộc vào từng trường hợp.-by-Tùy từng trường hợp cụ thể theo điều kiện vệ sinh thực tế.-yêu cầu hiệu quả.
1.5 Phương pháp làm sạch cho các kim loại và dụng cụ thông thường
Vật liệu kim loại và dụng cụ phòng thí nghiệm là những nguồn chính của silicon.-Nhiễm bẩn wafer. Việc làm sạch kỹ lưỡng các kim loại và dụng cụ là bắt buộc để đảm bảo wafer không bị nhiễm bẩn.-Độ sạch bề mặt. Nguyên tắc làm sạch chung cho kim loại và dụng cụ là: trước tiên loại bỏ chất bẩn dầu mỡ; tiến hành khắc hoặc rửa bằng axit, kiềm, dung dịch tẩy rửa hoặc nước cường toan; và kết thúc bằng cách rửa kỹ bằng nước sạch.-Nước tinh khiết khử ion.
2. Kiến thức về an toàn
Các thí nghiệm thường sử dụng nhiều loại hóa chất và khí khác nhau, bao gồm cả axit dễ cháy, dễ nổ, độc hại và ăn mòn.-Các chất kiềm. Xử lý không đúng cách có thể gây ra tai nạn. Cần ưu tiên các biện pháp phòng ngừa. Nếu xảy ra tai nạn, hãy giữ bình tĩnh và nhanh chóng thực hiện các biện pháp khắc phục thích hợp.
2.1 Xử lý an toàn các dung môi hữu cơ
Các dung môi hữu cơ thông dụng bao gồm toluen, axeton, etanol, metyl etyl xeton, tricloroetylen và cacbon tetraclorua. Hầu hết các dung môi hữu cơ đều dễ cháy và bốc cháy ở nhiệt độ cao.-tránh điều kiện nhiệt độ cao hoặc gần ngọn lửa trần. Bảo quản chúng ở nơi mát mẻ, tránh xa các nguồn gây cháy. Không đun nóng trực tiếp các bình chứa dung môi trên bếp điện; nước-Nên sử dụng phương pháp làm nóng nước khi cần thiết. Trong trường hợp hỏa hoạn, hãy dập tắt ngọn lửa bằng khăn ẩm, cát mịn hoặc than củi.-bình chữa cháy khí cacbonic, carbon-Sử dụng bình chữa cháy tetrachloride hoặc bình chữa cháy bọt. Tuyệt đối không được dùng nước hoặc dung dịch sát khuẩn.-axit cơ bản-Chất chữa cháy kiềm.
Các dung môi hữu cơ dễ bay hơi và có độc tính khác nhau. Tất cả các thao tác phải được thực hiện bên trong tủ hút khí có hệ thống thông gió đầy đủ.
2.2 Xử lý an toàn axit và kiềm
Các thí nghiệm sử dụng sức mạnh-Các dung dịch axit như axit sulfuric, axit nitric, axit clohidric, axit flohydric và nước cường toan, cũng như các chất mạnh khác.-Các dung dịch kiềm bao gồm natri hydroxit và kali hydroxit. Những chất này có tính ăn mòn cao đối với da và quần áo của con người, đòi hỏi phải kiểm soát an toàn vận hành cẩn thận.
Lắp đặt hệ thống thông gió và hút khí hiệu quả ở những khu vực có thể tích tụ hơi axit hoặc kiềm.
Người vận hành phải đeo các thiết bị bảo hộ phù hợp như găng tay cao su và mặt nạ phòng độc.
Tuyệt đối không được dùng miệng để hút dung dịch axit hoặc kiềm; hãy sử dụng pipet có đầu bọc cao su.
Cẩn thận trong quá trình vận chuyển để tránh làm đổ hoặc vỡ chai. Hướng miệng chai ra xa người khi mở chai.
Luôn luôn thêm axit sulfuric từ từ vào nước để pha loãng. Tuyệt đối không được đổ nước vào axit sulfuric đậm đặc.
Trước khi trung hòa, hãy pha loãng các axit hoặc kiềm đậm đặc với nước, sau đó tiến hành trung hòa bằng các dung dịch kiềm hoặc axit tương ứng.
Các thùng chứa rỗng trước đây dùng để đựng axit hoặc kiềm đậm đặc phải được xả hết chất lỏng, rửa sạch nhiều lần bằng nước, sau đó tiến hành các quy trình làm sạch thông thường.
Trong trường hợp có axit-Nếu bị bỏng do kiềm, hãy rửa ngay vùng bị ảnh hưởng bằng nhiều nước chảy. Nếu bị bắn vào mắt, hãy rửa mắt nhanh chóng bằng nhiều nước máy. Sau khi rửa mắt, hãy đến cơ sở y tế ngay lập tức, bất kể mức độ bỏng hay việc mắt có bị tiếp xúc với kiềm hay không.
2.3 Xử lý khí an toàn
Khí thí nghiệm được cung cấp qua đường ống cao áp.-Các bình khí nén hoặc đường ống dẫn khí. Việc trộn lẫn một số loại khí nhất định có thể dẫn đến cháy hoặc nổ.
Các bình khí có màu sắc-Được mã hóa và dán nhãn để xác định loại khí chứa bên trong. Các bình chứa khí có áp suất cao; các bình mới nạp đạt khoảng 150 kg/cm²Cần tuân thủ các biện pháp an toàn đặc biệt trong quá trình bảo quản và sử dụng.
Vào mùa hè, tránh để bình gas tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Giữ các vật liệu dễ cháy và nguồn gây cháy tránh xa bình gas.-khu vực lưu trữ.
Nên bảo quản các cặp khí có thể phản ứng cháy hoặc nổ khi tiếp xúc (ví dụ: bình khí hydro và oxy) trong các phòng riêng biệt, cách ly để tránh tai nạn do rò rỉ khí.
Không được xả hết khí trong bình; phải giữ lại một áp suất dư nhất định bên trong bình.
Ngăn ngừa dầu mỡ bám vào van xi lanh và cờ lê.
Khi sử dụng hydro, hãy loại bỏ không khí ra khỏi thiết bị bằng khí trơ, kiểm tra toàn bộ hệ thống xem có rò rỉ không và lắp đặt thiết bị chống bắt lửa ngược.
2.4 Xử lý an toàn các chất độc hại
Ngăn ngừa ngộ độc khi làm việc với các chất phản ứng và hợp chất hóa học độc hại trong các thí nghiệm. Các nguyên tắc an toàn cốt lõi như sau:
Tiến hành các thao tác bên trong tủ hút khí. Xử lý chất thải cặn và chất lỏng thải trước khi thải bỏ tại các địa điểm an toàn được chỉ định.
Đeo khẩu trang và găng tay bảo hộ. Tránh tiếp xúc trực tiếp với da và nuốt phải các chất độc hại bằng mọi giá.
Rửa sạch găng tay bằng nước trước khi tháo ra sau khi hoàn thành thí nghiệm.
Thời gian đăng bài: 30/7/2026