Кремний һәм пыяла пластиналарның уртак максаты - "чистарту" булса да, чистарту вакытында очрый торган кыенлыклар һәм җитешсезлекләр бик нык аерылып тора. Бу аерма кремний һәм пыяла материалларының үзлекләреннән һәм спецификация таләпләреннән, шулай ук аларны куллануның соңгы ысуллары белән бәйле чистартуның аерым "фәлсәфәсеннән" килеп чыга.
Башта ачыклап карыйк: без нәрсәне чистартабыз? Нинди пычраткычлар бар?
Пычратучыларны дүрт категориягә бүлеп карарга мөмкин:
-
Кисәкчәләрне пычратучы матдәләр
-
Тузан, металл кисәкчәләре, органик кисәкчәләр, абразив кисәкчәләр (CMP процессыннан) һ.б.
-
Бу пычраткычлар схема кимчелекләренә, мәсәлән, кыска ялганышларга яки ачык чылбырларга китерергә мөмкин.
-
-
Органик пычраткычлар
-
Фоторезист калдыклары, сумала өстәмәләре, кеше тиресе майлары, эреткеч калдыклары һ.б. керә.
-
Органик пычраткычлар матдәләр ябыштыруны яки ион имплантациясен тоткарлый торган һәм башка юка пленкаларның ябышуын киметә торган битлекләр барлыкка китерә ала.
-
-
Металл-ион пычраткычлары
-
Нигездә, җиһазлардан, химик матдәләрдән һәм кешеләр белән контакттан килеп чыга торган тимер, бакыр, натрий, калий, кальций һ.б.
-
Ярымүткәргечләрдә металл ионнары "үтерүче" пычраткычлар булып тора, алар тыелган зонада энергия дәрәҗәләрен кертә, агып чыгу тогын арттыра, ташучының гомерен кыскарта һәм электр үзлекләренә җитди зыян китерә. Пыялаларда алар аннан соңгы юка пленкаларның сыйфатына һәм ябышуына тәэсир итә ала.
-
-
Туган оксид катламы
-
Кремний пластиналары өчен: һавада өслектә табигый рәвештә кремний диоксидының (Туган оксид) юка катламы барлыкка килә. Бу оксид катламының калынлыгын һәм тигезлеген контрольдә тоту авыр, һәм аны капка оксидлары кебек төп структураларны ясаганда тулысынча бетерергә кирәк.
-
Пыяла пластиналары өчен: Пыяла үзе кремний диоксиды челтәр структурасы, шуңа күрә "туган оксид катламын бетерү" проблемасы юк. Ләкин, пычрану аркасында өслек үзгәргән булырга мөмкин, һәм бу катламны бетерергә кирәк.
-
I. Төп максатлар: Электр эшчәнлеге һәм физик камиллек арасындагы аерма
-
Кремний пластиналары
-
Чистартуның төп максаты - электр эшчәнлеген тәэмин итү. Спецификацияләр гадәттә кисәкчәләрнең катгый санын һәм зурлыгын (мәсәлән, ≥0,1 мкм кисәкчәләрне нәтиҗәле рәвештә бетерергә кирәк), металл ионнары концентрациясен (мәсәлән, Fe, Cu ≤10¹⁰ атом/см² яки аннан да түбәнрәк дәрәҗәдә контрольдә тотарга кирәк) һәм органик калдыклар дәрәҗәсен үз эченә ала. Хәтта микроскопик пычрану да схеманың кыска ялганышына, агып чыгу токларына яки капка оксидының бөтенлегенең бозылуына китерергә мөмкин.
-
-
Пыяла пластиналар
-
Субстрат буларак, төп таләпләр - физик камиллек һәм химик тотрыклылык. Спецификацияләр макродәрәҗәдәге аспектларга, мәсәлән, тырналу урыннары, бетерелми торган таплар булмауга һәм башлангыч өслек тигезлеген һәм геометриясен саклап калуга юнәлтелгән. Чистартуның максаты, нигездә, визуаль чисталыкны һәм каплау кебек киләсе процесслар өчен яхшы ябышуны тәэмин итү.
-
II. Материал табигате: Кристалл һәм аморф арасындагы төп аерма
-
Кремний
-
Кремний - кристалл материал, һәм аның өслегендә табигый рәвештә тигез булмаган кремний диоксиды (SiO₂) оксиды катламы үсә. Бу оксид катламы электр эшчәнлегенә куркыныч тудыра һәм аны җентекләп һәм тигез итеп алып ташларга кирәк.
-
-
Пыяла
-
Пыяла - аморф кремний челтәре. Аның күп күләмле материалы составы буенча кремнийның кремний оксиды катламына охшаш, бу аны фторлы водород кислотасы (HF) белән тиз йомшартырга мөмкин дигәнне аңлата һәм шулай ук көчле селте эрозиясенә бирешүчән, бу өслекнең тигезсезлеген яки деформациясен арттыра. Бу төп аерма кремний пластиналарын чистартуның пычраткыч матдәләрне бетерү өчен җиңел, контрольдә тотылган йомшартуга түзә алуын күрсәтә, ә пыяла пластиналарын чистарту төп материалга зыян китермәс өчен бик саклык белән башкарылырга тиеш.
-
| Чистарту әйбере | Силикон пластиналарын чистарту | Пыяла пластиналарны чистарту |
|---|---|---|
| Чистарту максаты | Үзенең табигый оксид катламын үз эченә ала | Чистарту ысулын сайлагыз: Төп материалны саклаган вакытта пычраткычларны бетерегез |
| Стандарт RCA чистарту | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Органик/фоторезист калдыкларын бетерә | Төп чистарту агымы: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Өслек кисәкчәләрен бетерә | Зәгыйфь селте чистарту чарасыОрганик пычраткычларны һәм кисәкчәләрне бетерү өчен актив өслек агентларын үз эченә ала | |
| - DHF(Фторлы кислота): Табигый оксид катламын һәм башка пычраткычларны бетерә | Көчле селте яки урта селте чистарту чарасыМеталл яки очучан булмаган пычраткычларны бетерү өчен кулланыла | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Металл пычраткычларын бетерә | Бөтен вакыт дәвамында HF-тан сакланыгыз | |
| Төп химик матдәләр | Көчле кислоталар, көчле селтеләр, оксидлаштыручы эреткечләр | Көчсез селтеле чистарту чарасы, махсус җиңел пычрануны бетерү өчен эшләнгән |
| Физик ярдәм чаралары | Деионизацияләнгән су (югары сыйфатлы чайкату өчен) | УЗИ, мегазоник юу |
| Киптерү технологиясе | Megasonic, IPA пар белән киптерү | Йомшак киптерү: Әкрен күтәрү, IPA пар белән киптерү |
III. Чистарту эремәләрен чагыштыру
Югарыда телгә алынган максатларга һәм материал үзенчәлекләренә нигезләнеп, кремний һәм пыяла пластиналар өчен чистарту эремәләре төрлечә була:
| Силикон пластиналарын чистарту | Пыяла пластиналарны чистарту | |
|---|---|---|
| Чистарту максаты | Вафлиның табигый оксид катламын да кертеп, тулысынча бетерү. | Сайлап бетерү: субстратны саклаган вакытта пычраткыч матдәләрне бетерү. |
| Гадәти процесс | Стандарт RCA чистарту:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): авыр органик матдәләрне/фоторезистны бетерә •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): селте кисәкчәләрне бетерү •DHF(сыекландырылган HF): табигый оксид катламын һәм металларны бетерә •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): металл ионнарын бетерә | Чистартуның үзенчәлекле агымы:•Йомшак селтеле чистарту чарасыорганик һәм кисәкчәләрне бетерү өчен өслек актив матдәләр белән •Әче яки нейтраль чистарту чарасыметалл ионнарын һәм башка махсус пычраткычларны бетерү өчен •Процесс дәвамында югары ешлыклы ритмнан сакланыгыз |
| Төп химик матдәләр | Көчле кислоталар, көчле оксидлаштыргычлар, селте эремәләре | Йомшак селтеле чистарту чаралары; махсус нейтраль яки бераз кислоталы чистарту чаралары |
| Физик ярдәм | Megasonic (югары нәтиҗәлелекле, кисәкчәләрне йомшак бетерү) | УЗИ, мегазоник |
| Киптерү | Марангони киптерү; IPA парларын киптерү | Әкренләп киптерү; IPA пар белән киптерү |
-
Пыяла пластиналарны чистарту процессы
-
Хәзерге вакытта күпчелек пыяла эшкәртү заводлары чистарту процедураларын пыяла материалының үзенчәлекләренә нигезләнеп кулланалар, нигездә, көчсез селте чистарту чараларына таяналар.
-
Чистарту чарасының үзенчәлекләре:Бу махсуслаштырылган чистарту чаралары гадәттә көчсез селтеле, рН якынча 8-9. Алар гадәттә өслек актив матдәләрне (мәсәлән, алкил полиоксиэтилен эфирын), металл хелатлаучы агентларны (мәсәлән, HEDP) һәм органик чистарту чараларын үз эченә ала, алар майлар һәм бармак эзләре кебек органик пычраткычларны эмульсияләү һәм таркату өчен эшләнгән, шул ук вакытта пыяла матрицасы өчен минималь коррозиягә дучар.
-
Процесс агымы:Гадәти чистарту процессы бүлмә температурасыннан алып 60°C кадәр температурада көчсез селте чистарту чараларын билгеле бер концентрациядә куллануны һәм ультратавыш чистарту белән берләштерүне үз эченә ала. Чистартканнан соң, пластиналар саф су белән берничә тапкыр чайкау этапларыннан һәм йомшак киптерүдән үтә (мәсәлән, әкрен күтәрү яки IPA пар киптерү). Бу процесс визуаль чисталык һәм гомуми чисталык өчен пыяла пластина таләпләренә нәтиҗәле җавап бирә.
-
-
Кремний пластинасын чистарту процессы
-
Ярымүткәргеч эшкәртү өчен, кремний пластиналары гадәттә стандарт RCA чистартуыннан үтә, бу - барлык төр пычраткычларны системалы рәвештә бетерә алырлык югары нәтиҗәле чистарту ысулы, ярымүткәргеч җайланмаларның электр эшчәнлеге таләпләрен үтәүне тәэмин итә.
-
IV. Пыяла югарырак "чисталык" стандартларына туры килгәндә
Пыяла пластиналар кисәкчәләрнең катгый санын һәм металл ионнары дәрәҗәсен таләп итүче кушымталарда кулланылганда (мәсәлән, ярымүткәргеч процессларда субстрат буларак яки бик яхшы юка пленка утырту өслекләре өчен), эчке чистарту процессы җитәрлек булмаска мөмкин. Бу очракта, ярымүткәргеч чистарту принциплары кулланылырга мөмкин, модификацияләнгән RCA чистарту стратегиясен кертеп.
Бу стратегиянең төп максаты - пыяланың сизгер табигатенә туры китереп, стандарт RCA процесс параметрларын сыеклаштыру һәм оптимальләштерү:
-
Органик пычраткычларны чыгару:Көчле оксидлашу юлы белән органик пычраткычларны таркату өчен SPM эремәләре яки йомшаграк озон суы кулланылырга мөмкин.
-
Кисәкчәләрне чыгару:Югары дәрәҗәдә сыекландырылган SC1 эремәсе түбән температураларда һәм кыскарак эшкәртү вакытларында кулланыла, электростатик этәрү һәм микро-чигү эффектларын кулланып, кисәкчәләрне бетерә, шул ук вакытта пыяладагы коррозияне минимальләштерә.
-
Металл ионнарын чыгару:Металл пычраткычларын хелатлау аша бетерү өчен сыекландырылган SC2 эремәсе яки гади сыекландырылган тоз кислотасы/сыекландырылган азот кислотасы эремәләре кулланыла.
-
Каты тыюлар:Пыяла нигезнең коррозиясен булдырмас өчен, DHF (ди-аммоний фториды) кулланудан тулысынча баш тартырга кирәк.
Бөтен үзгәртелгән процесс барышында мегатовик технологияне берләштерү нанозурлы кисәкчәләрне бетерү нәтиҗәлелеген сизелерлек арттыра һәм өслеккә йомшакрак тәэсир итә.
Йомгак
Кремний һәм пыяла пластиналарны чистарту процесслары - аларның соңгы куллану таләпләренә, материал үзлекләренә һәм физик һәм химик үзенчәлекләренә нигезләнгән кире инженериянең котылгысыз нәтиҗәсе. Кремний пластиналарны чистарту электр эшчәнлеге өчен "атом дәрәҗәсендәге чисталык"ка омтыла, ә пыяла пластиналарны чистарту "камил, зыян күрмәгән" физик өслекләргә ирешүгә юнәлтелгән. Пыяла пластиналар ярымүткәргеч кушымталарда барган саен күбрәк кулланылганлыктан, аларны чистарту процесслары, һичшиксез, традицион зәгыйфь селте чистартудан тыш, югарырак чисталык стандартларына туры килү өчен модификацияләнгән RCA процессы кебек камилләштерелгән, шәхсиләштерелгән чишелешләр эшләп чыгарачак.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 29 октябре