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      微電子行業(yè)新型濕法清洗工藝分析

      2019-12-20 15:10:03林榮超
      商品與質(zhì)量 2019年9期
      關(guān)鍵詞:微電子硅片濕法

      林榮超

      廈門天馬微電子有限公司 福建廈門 361000

      信息產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),為人們的日常生活提供豐富的電子信息產(chǎn)品,為國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供可靠的電子設(shè)備,承擔(dān)著改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要使命。微電子器件是信息產(chǎn)品的核心,清洗是微電子器件制備過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。如果一個(gè)過(guò)程沒(méi)有被正確地清洗,它將影響成品率、成品率和可靠性。例如,導(dǎo)彈發(fā)射往往由于設(shè)備可靠性故障而失敗;許多電子產(chǎn)品和機(jī)電產(chǎn)品,包括汽車和手機(jī),都是制造的。需要高質(zhì)量的清洗過(guò)程。

      1 RCA清洗工藝

      RCA清洗工藝對(duì)暴露在外的硅片或具有氧化膜的硅片表面具有良好的清洗效果。我們將H=0:與NHQOH混合成堿性溶液,或與鹽酸形成過(guò)氧化氫形成酸性溶液。過(guò)氧化氫具有很強(qiáng)的氧化作用,NHQOH溶劑的絡(luò)合也很明顯。在連續(xù)氧化和絡(luò)合作用下,可以有效去除硅片表面的顆粒和重金屬污染物。然后,為了保證清洗效果,還可以使用濃度較小的鹽酸溶液去除顆粒中的重金屬污染物和殘?jiān)瑫r(shí)保證硅片表面光滑,減少環(huán)境污染。

      RCA清洗工藝對(duì)附著在硅片表面的顆粒和鋅金屬污染物的處理效果明顯,但對(duì)銅和鐵金屬污染物的清洗效果并不理想。人改善了倫敦證交所RCA清洗過(guò)程和發(fā)展的解決方案,這是一個(gè)混合硝酸、氫氟酸和過(guò)氧化氫在一定比例,這對(duì)硅化合物有很強(qiáng)的腐蝕作用,是否硅片的表面親水性或疏水性表面可以有效去除各種污染物,包括銅金屬與鐵金屬污染物。然后將HN03和低濃度HF溶液混合,去除銅、鐵等金屬污染物的殘留。

      2 HF/O3清洗法

      氫氟酸/O3清洗法是一種新型的濕式化學(xué)清洗技術(shù),主要用于去除有機(jī)物和金屬污染物。O3是一種不穩(wěn)定氣體,具有很強(qiáng)的腐蝕性和氧化性。O3在常溫常壓下在水中有一定的溶解度。HF/O3清洗方法通常先用O3超凈水清洗,去除大部分有機(jī)物和金屬,然后用HF去除氧化層和附著在氧化層上的污染物,最后用O3超凈水清洗,形成表面。一層質(zhì)量較高的氧化膜。根據(jù)HF/O3清洗處理量的不同,可分為槽式清洗法和單片機(jī)清洗法兩種。此外,該方法可根據(jù)清洗過(guò)程的需要適當(dāng)添加表面活性劑,也可與超聲波或超聲速波結(jié)合使用。O3的氧化還原電位高于H2SO4和H2O2,因此O3超凈水去除有機(jī)物和金屬的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的RCA清洗方法,如SPM和HPM。

      3 超聲清洗技術(shù)及兆聲清洗技術(shù)

      近年來(lái),在濕法化學(xué)清洗的基礎(chǔ)上,通過(guò)增加機(jī)械力將異物從工件上剝離出來(lái),超聲波和超聲速波在其中起著重要作用。超聲波在清洗液中密集地向前輻射,使液體流動(dòng),產(chǎn)生成千上萬(wàn)個(gè)微小的氣泡。這些微泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成并生長(zhǎng)(膨脹),在正壓區(qū)迅速閉合(爆炸)。這種微小氣泡的形成、增長(zhǎng)和迅速閉合現(xiàn)象稱為“空化效應(yīng)”。這種“空化效應(yīng)”產(chǎn)生超過(guò)1000個(gè)大氣壓的瞬時(shí)高壓。連續(xù)的高壓就像一系列的“爆炸”,不斷轟擊工件表面,所以物體的表面污垢清洗和差距的差距正迅速剝落。一般來(lái)說(shuō),低頻有很強(qiáng)的清潔干凈的大顆粒的能力,但是它也很容易損壞設(shè)備;高頻清洗適用于較細(xì)顆粒的清洗,但不具備較大顆粒的清洗能力。半導(dǎo)體中常用的超聲波清洗頻率為40khz、80khz和100khz。兆聲清洗通常頻率在400kHz以上,1MHz頻率用于清洗0.5μm以下顆粒。

      4 電化學(xué)清洗技術(shù)

      電化學(xué)清洗重要用作移除有機(jī)污染物。電解法是把超潔凈水或是退出電解液的超潔凈水水解成陰離子與陽(yáng)離子,透過(guò)調(diào)控電解液的濃度與電流密度來(lái)掌控PH值與氧化也原電位,獲得所需的強(qiáng)氧化溶液?;蚴菑?qiáng)還原劑,以此移除硅片表面的污染物。電氣化學(xué)清洗可精確地移除晶圓表面的有機(jī)污染。把金剛石膜電化學(xué)清洗硅片表面的方法和現(xiàn)有的RCA清洗工藝展開(kāi)了比較。實(shí)驗(yàn)顯示,電氣化學(xué)整肅之后的硅片表面有機(jī)碳含量比較高,微粗糙度比較大。電氣化學(xué)清洗方法的應(yīng)用把大大減少化學(xué)試劑的用量與超凈化水的沖洗,進(jìn)而減少成本,增加對(duì)于環(huán)境的污染。但是目前也沒(méi)雪鐵龍新穎的電化學(xué)清洗裝置投入市場(chǎng)。

      5 濕法清洗需要注意的事項(xiàng)

      當(dāng)濕法清洗工藝用作移除硅體表面污染物時(shí),依據(jù)材料的有所不同需要需有所不同的蝕刻溶液。假如手動(dòng)絕不當(dāng),會(huì)沖擊硅體之上的其他層,絕不適于電子器件的平穩(wěn)。此外,于采用濕法清洗工藝清洗污染物時(shí),要留意污染物的種類,接著選取疏松的時(shí)間。假如雜質(zhì)作為氧化物,亦滲入時(shí)間比較短,整肅其他污染物時(shí),可先行制膜,接著依據(jù)結(jié)論確認(rèn)確切的滲透時(shí)間。

      除此之外,也可使用單片機(jī)清洗方法。該方法依然是現(xiàn)階段半導(dǎo)體制造企業(yè)最為常見(jiàn)的清洗設(shè)備,但是該設(shè)備的去除率并且絕不完美。根本原因是于清洗過(guò)程之中采用純水與低純?cè)噭?,但是污垢仍然逗留于整肅液中,難導(dǎo)致二次污染。于此基礎(chǔ)之上,研制成功HF/0;轉(zhuǎn)動(dòng)清洗方法,可移除金屬表面的污垢、顆粒等,應(yīng)用前景十分好。

      如何于微電子產(chǎn)業(yè)之中構(gòu)建能源節(jié)能,除此之外構(gòu)建效率與制造成本的減少,對(duì)于環(huán)境保護(hù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具備極其重要的作用與意義。換句話說(shuō),微電子工業(yè)的發(fā)展對(duì)于半導(dǎo)體與集成電路的性能提交了越來(lái)越高的要求。新型濕法清洗工藝能精確去除銅、鐵等多種污染物。借以確保電子器件質(zhì)量與性能的平穩(wěn),它具備傳統(tǒng)清洗工藝難以取代的優(yōu)點(diǎn),于微電子行業(yè)獲得了普遍的應(yīng)用。

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