Кремний жана айнек пластиналарынын экөө тең "тазалануу" деген жалпы максатын көздөгөнү менен, тазалоо учурунда алар туш болгон кыйынчылыктар жана бузулуулар бир топ айырмаланат. Бул айырмачылык кремний менен айнектин материалдык касиеттеринен жана спецификация талаптарынан, ошондой эле алардын акыркы колдонулушу менен шартталган тазалоонун өзгөчө "философиясынан" келип чыгат.
Алгач, тактап алалы: биз эмнени тазалап жатабыз? Кандай булгоочу заттар бар?
Булгоочу заттарды төрт категорияга бөлүүгө болот:
-
Бөлүкчөлөр менен булганган заттар
-
Чаң, металл бөлүкчөлөрү, органикалык бөлүкчөлөр, абразивдик бөлүкчөлөр (CMP процессинен алынган) ж.б.
-
Бул булгоочу заттар кыска туташуулар же ачык чынжыр сыяктуу схема кемчиликтерин жаратышы мүмкүн.
-
-
Органикалык булгоочу заттар
-
Фоторезист калдыктарын, чайыр кошулмаларын, адамдын тери майларын, эриткич калдыктарын ж.б. камтыйт.
-
Органикалык булгоочу заттар оюуга же ион имплантациясына тоскоол болгон жана башка жука пленкалардын адгезиясын азайткан маскаларды пайда кылышы мүмкүн.
-
-
Металл иондорунун булгоочу заттары
-
Темир, жез, натрий, калий, кальций ж.б., алар негизинен жабдуулардан, химиялык заттардан жана адамдардын байланышынан келип чыгат.
-
Жарым өткөргүчтөрдө металл иондору "өлтүргүч" булгоочу заттар болуп саналат, алар тыюу салынган тилкеде энергия деңгээлин киргизет, бул агып кетүү тогун көбөйтөт, алып жүрүүчүнүн иштөө мөөнөтүн кыскартат жана электрдик касиеттерге олуттуу зыян келтирет. Айнекте алар кийинки жука пленкалардын сапатына жана адгезиясына таасир этиши мүмкүн.
-
-
Жергиликтүү кычкыл катмар
-
Кремний пластиналары үчүн: абадагы бетте табигый түрдө кремний диоксидинин (Жергиликтүү кычкыл) жука катмары пайда болот. Бул кычкыл катмарынын калыңдыгын жана бирдейлигин көзөмөлдөө кыйын, жана ал дарбаза кычкылдары сыяктуу негизги конструкцияларды жасоодо толугу менен алынып салынышы керек.
-
Айнек пластиналары үчүн: Айнектин өзү кремний диоксидинин тармактык түзүлүшү болуп саналат, андыктан "жергиликтүү кычкыл катмарын алып салуу" маселеси жок. Бирок, бети булгануудан улам өзгөртүлгөн болушу мүмкүн жана бул катмарды алып салуу керек.
-
I. Негизги максаттар: Электрдик мүнөздөмөлөр менен физикалык кемчиликсиздиктин ортосундагы айырмачылык
-
Кремний пластиналары
-
Тазалоонун негизги максаты - электрдик натыйжалуулукту камсыз кылуу. Техникалык мүнөздөмөлөргө, адатта, бөлүкчөлөрдүн так саны жана өлчөмдөрү (мисалы, ≥0,1 мкм бөлүкчөлөр натыйжалуу алынып салынышы керек), металл иондорунун концентрациясы (мисалы, Fe, Cu ≤10¹⁰ атом/см² же андан төмөн деңгээлде көзөмөлдөнүшү керек) жана органикалык калдыктардын деңгээли кирет. Ал тургай микроскопиялык булгануу чынжырдын кыска туташуусуна, агып кетүү токторуна же дарбазанын кычкылынын бүтүндүгүнүн бузулушуна алып келиши мүмкүн.
-
-
Айнек пластиналар
-
Субстрат катары негизги талаптар физикалык кемчиликсиздик жана химиялык туруктуулук болуп саналат. Техникалык мүнөздөмөлөр чийиктердин, кетирилбей турган тактардын жоктугу жана баштапкы беттин тегиздигин жана геометриясын сактоо сыяктуу макродеңгээлдеги аспектилерге басым жасайт. Тазалоо максаты, биринчи кезекте, каптоо сыяктуу кийинки процесстер үчүн визуалдык тазалыкты жана жакшы адгезияны камсыз кылуу болуп саналат.
-
II. Материалдык жаратылыш: Кристаллдык жана аморфтук заттардын ортосундагы негизги айырмачылык
-
Кремний
-
Кремний – кристаллдык материал, анын бетинде табигый түрдө бирдей эмес кремний диоксидинин (SiO₂) кычкыл катмары өсөт. Бул кычкыл катмар электрдик иштешине коркунуч келтирет жана аны кылдаттык менен жана бирдей алып салуу керек.
-
-
Айнек
-
Айнек – аморфтук кремний тармагы. Анын көлөмдүү материалы курамы боюнча кремнийдин кремний кычкыл катмарына окшош, бул анын фторлуу суутек кислотасы (HF) менен тез оюлуп кетишин билдирет жана ошондой эле күчтүү щелочтуу эрозияга дуушар болуп, беттин тегиз эместигинин же деформациясынын жогорулашына алып келет. Бул негизги айырмачылык кремний пластинасын тазалоо булгоочу заттарды кетирүү үчүн жеңил, көзөмөлдөнгөн оюуга чыдай аларын, ал эми айнек пластинасын тазалоо негизги материалга зыян келтирбөө үчүн өтө этияттык менен жүргүзүлүшү керектигин көрсөтүп турат.
-
| Тазалоочу нерсе | Кремний пластинасын тазалоо | Айнек пластиналарды тазалоо |
|---|---|---|
| Тазалоо максаты | Өзүнүн табигый кычкыл катмарын камтыйт | Тазалоо ыкмасын тандаңыз: Негизги материалды коргоо менен бирге булгоочу заттарды алып салыңыз |
| Стандарттык RCA тазалоо | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Органикалык/фоторезист калдыктарын кетирет | Негизги тазалоо агымы: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Беттик бөлүкчөлөрдү кетирет | Алсыз щелочтуу тазалоочу каражатКурамында органикалык булгоочу заттарды жана бөлүкчөлөрдү кетирүүчү активдүү беттик агенттер бар | |
| - DHF(Фтор кислотасы): Табигый кычкыл катмарын жана башка булгоочу заттарды кетирет | Күчтүү щелочтуу же орточо щелочтуу тазалоочу каражатМеталл же учуучу эмес булгоочу заттарды кетирүү үчүн колдонулат | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Металл булгоочу заттарды кетирет | Жогорку жыштыктан толугу менен алыс болуңуз | |
| Негизги химиялык заттар | Күчтүү кислоталар, күчтүү щелочтор, кычкылдандыруучу эриткичтер | Алсыз щелочтуу тазалоочу каражат, жеңил булганууну кетирүү үчүн атайын иштелип чыккан |
| Физикалык жардамдар | Деионизацияланган суу (жогорку тазалыктагы чайкоо үчүн) | УЗИ, мегаүн менен жуу |
| Кургатуу технологиясы | Megasonic, IPA буу менен кургатуу | Жумшак кургатуу: Жай көтөрүү, IPA буу менен кургатуу |
III. Тазалоочу эритмелерди салыштыруу
Жогоруда айтылган максаттарга жана материалдык мүнөздөмөлөргө таянып, кремний жана айнек пластиналарын тазалоочу эритмелер айырмаланат:
| Кремний пластинасын тазалоо | Айнек пластиналарды тазалоо | |
|---|---|---|
| Тазалоо максаты | Вафлинин табигый кычкыл катмарын кошо алганда, кылдаттык менен алып салуу. | Тандалма алып салуу: субстратты коргоо менен булгоочу заттарды жок кылуу. |
| Типтүү процесс | Стандарттык RCA тазалоо:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): оор органикалык заттарды/фоторезистти кетирет •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): щелочтуу бөлүкчөлөрдү жок кылуу •DHF(суюлтулган HF): табигый кычкыл катмарын жана металлдарды жок кылат •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): металл иондорун кетирет | Мүнөздүү тазалоо агымы:•Жумшак щелочтуу тазалоочу каражаторганикалык заттарды жана бөлүкчөлөрдү кетирүү үчүн беттик активдүү заттар менен •Кислоталуу же нейтралдуу тазалоочу каражатметалл иондорун жана башка белгилүү бир булгоочу заттарды кетирүү үчүн •Процесстин жүрүшүндө HFтен алыс болуңуз |
| Негизги химиялык заттар | Күчтүү кислоталар, күчтүү кычкылдандыргычтар, щелочтуу эритмелер | Жумшак щелочтуу тазалоочу каражаттар; адистештирилген нейтралдуу же бир аз кислоталуу тазалоочу каражаттар |
| Физикалык жардам | Megasonic (жогорку натыйжалуу, бөлүкчөлөрдү жумшак кетирүү) | УЗИ, мегаүн |
| Кургатуу | Марангони кургатуу; IPA буу менен кургатуу | Жай тартуу менен кургатуу; IPA буу менен кургатуу |
-
Айнек пластинасын тазалоо процесси
-
Учурда айнек иштетүүчү заводдордун көпчүлүгү айнектин материалдык мүнөздөмөлөрүнө негизделген тазалоо процедураларын колдонушат, негизинен алсыз щелочтуу тазалоочу каражаттарга таянышат.
-
Тазалоочу каражаттын мүнөздөмөлөрү:Бул атайын тазалоочу каражаттар, адатта, алсыз щелочтуу болуп, рН 8-9 тегерегинде болот. Алар, адатта, беттик активдүү заттарды (мисалы, алкил полиоксиэтилен эфирин), металл хелаттоочу агенттерди (мисалы, HEDP) жана органикалык тазалоочу каражаттарды камтыйт, алар майлар жана манжа издери сыяктуу органикалык булгоочу заттарды эмульсиялоо жана ажыратуу үчүн иштелип чыккан, ошол эле учурда айнек матрицасына минималдуу коррозия жаратат.
-
Процесстин агымы:Типтүү тазалоо процесси бөлмө температурасынан 60°C чейинки температурада алсыз щелочтуу тазалоочу каражаттардын белгилүү бир концентрациясын колдонууну жана ультраүн тазалоону камтыйт. Тазалоодон кийин пластиналар таза суу менен бир нече жолу чайкоодон жана акырын кургатуудан (мисалы, жай көтөрүү же IPA буу менен кургатуу) өтөт. Бул процесс айнек пластиналардын визуалдык тазалык жана жалпы тазалык талаптарына натыйжалуу жооп берет.
-
-
Кремний пластинасын тазалоо процесси
-
Жарым өткөргүчтөрдү иштетүү үчүн кремний пластиналары, адатта, стандарттуу RCA тазалоосунан өтөт, бул жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн электрдик мүнөздөмөлөрүнүн талаптары аткарылышын камсыз кылуу менен, бардык түрдөгү булгоочу заттарды системалуу түрдө жок кылууга жөндөмдүү жогорку натыйжалуу тазалоо ыкмасы.
-
IV. Айнек жогорку "тазалык" стандарттарына жооп бергенде
Айнек пластиналары бөлүкчөлөрдүн так санын жана металл иондорунун деңгээлин талап кылган колдонмолордо колдонулганда (мисалы, жарым өткөргүч процесстеринде субстрат катары же эң сонун жука пленкалуу беттер үчүн), ички тазалоо процесси жетишсиз болуп калышы мүмкүн. Бул учурда, жарым өткөргүчтөрдү тазалоо принциптерин колдонууга болот, бул өзгөртүлгөн RCA тазалоо стратегиясын киргизет.
Бул стратегиянын өзөгү айнектин сезгич мүнөзүнө ылайыкташтыруу үчүн стандарттуу RCA процессинин параметрлерин суюлтуу жана оптималдаштыруу болуп саналат:
-
Органикалык булгоочу заттарды алып салуу:SPM эритмелери же жумшак озон суусу күчтүү кычкылдануу аркылуу органикалык булгоочу заттарды ажыратуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
-
Бөлүкчөлөрдү алып салуу:Айнектеги коррозияны минималдаштыруу менен бирге, бөлүкчөлөрдү жок кылуу үчүн электростатикалык түртүү жана микро-оюу эффекттерин колдонуу максатында жогорку деңгээлде суюлтулган SC1 эритмеси төмөнкү температураларда жана кыскараак иштетүү убактысында колдонулат.
-
Металл иондорун алып салуу:Металл булгоочу заттарды хелация аркылуу кетирүү үчүн суюлтулган SC2 эритмеси же жөнөкөй суюлтулган туз кислотасы/суюлтулган азот кислотасынын эритмелери колдонулат.
-
Катуу тыюу салуулар:Айнек негиздин дат басышынын алдын алуу үчүн DHF (ди-аммоний фториди) колдонуудан толугу менен баш тартуу керек.
Модификацияланган процесстин жүрүшүндө мегаүн технологиясын айкалыштыруу наноөлчөмдөгү бөлүкчөлөрдү жок кылуунун натыйжалуулугун бир топ жогорулатат жана бетине жумшак таасир этет.
Жыйынтык
Кремний жана айнек пластиналарды тазалоо процесстери алардын акыркы колдонуу талаптарына, материалдык касиеттерине жана физикалык жана химиялык мүнөздөмөлөрүнө негизделген тескери инженериянын сөзсүз натыйжасы болуп саналат. Кремний пластиналарын тазалоо электрдик иштеши үчүн "атомдук деңгээлдеги тазалыкты" издейт, ал эми айнек пластиналарды тазалоо "идеалдуу, бузулбаган" физикалык беттерге жетүүгө багытталган. Айнек пластиналар жарым өткөргүч колдонмолордо барган сайын көбүрөөк колдонулуп жаткандыктан, аларды тазалоо процесстери сөзсүз түрдө салттуу алсыз щелочтуу тазалоодон тышкары өнүгүп, жогорку тазалык стандарттарына жооп берүү үчүн модификацияланган RCA процесси сыяктуу такталган, ылайыкташтырылган чечимдерди иштеп чыгат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 29-октябры