Kremniý plitalary we aýna plitalary: Biz hakykatda nämeleri arassalaýarys? Material Essensiýasyndan başlap, proses esasly arassalaýyş çözgütlerine çenli

Kremniý we aýna plitalarynyň ikisi hem "arassalanmak" ýaly umumy maksady paýlaşsa-da, arassalamak wagtynda ýüzbe-ýüz bolýan kynçylyklary we näsazlyk görnüşleri düýpli tapawutlanýar. Bu tapawut kremniý we aýnanyň içerki material häsiýetlerinden we tehniki talaplaryndan, şeýle hem olaryň soňky ulanylyşlary bilen baglanyşykly arassalamagyň aýratyn "filosofiýasyndan" gelip çykýar.

Ilki bilen, aýdyňlaşdyralyň: Biz nämeleri arassalaýarys? Bu nähili hapaçylyklara degişlidir?

Hapalaýjy maddalary dört kategoriýa bölüp bolýar:

1. Bölejik hapalaýjylar

   • Tozan, metal bölejikleri, organiki bölejikler, abraziw bölejikler (CMP prosesinden) we ş.m.

   • Bu hapaçylyklar gysga ýollar ýa-da açyk zynjyrlar ýaly nagyş kemçiliklerine sebäp bolup biler.

2. Organiki hapaçylyklar

   • Fotorezist galyndylaryny, smola goşundylaryny, adam deri ýaglaryny, ergin galyndylaryny we ş.m. öz içine alýar.

   • Organiki hapalanmalar aşynma ýa-da ion implantasiýasyna päsgel berýän we beýleki inçe plýonkalaryň ýelmeşmegini azaldýan maskalary emele getirip biler.

3. Metal Ion Hapalanmalary

   • Esasan enjamlardan, himiki maddalardan we adamlaryň gatnaşygyndan gelip çykýan demir, mis, natriý, kaliý, kalsiý we ş.m.

   • Ýarymgeçirijilerde metal ionlary "öldüriji" hapaçylyklar bolup, gadagan edilen zolakda energiýa derejelerini girizýär, bu bolsa syzdyryş toguny köpeldýär, daşaýjynyň ömrüni gysgaldýar we elektrik häsiýetlerine düýpli zyýan ýetirýär. Aýnada olar soňraky inçe plýonkalaryň hiline we ýelmeşmegine täsir edip biler.

4. Ýerli oksid gatlagy

   • Kremniý waferleri üçin: Howanyň ýüzünde tebigy ýagdaýda kremniý dioksidiniň (Ana Oksid) inçe gatlagy emele gelýär. Bu oksid gatlagynyň galyňlygyny we deňligini gözegçilikde saklamak kyn we derweze oksidleri ýaly esasy gurluşlaryň öndürilişi wagtynda ony doly aýyrmaly.

   • Aýna plitalary üçin: Aýnanyň özi kremniý tor gurluşydyr, şonuň üçin "asly oksid gatlagyny aýyrmak" meselesi ýok. Şeýle-de bolsa, ýüzi hapalanma sebäpli üýtgedilen bolmagy mümkin we bu gatlagy aýyrmak gerek.

I. Esasy maksatlar: Elektrik öndürijiligi bilen fiziki kämilligiň arasyndaky tapawut

• Silikon waferler

  • Arassalamagyň esasy maksady elektrik öndürijiligini üpjün etmekdir. Tehniki şertler, adatça, bölejikleriň berk sanyny we ölçeglerini (meselem, ≥0.1μm bölejikler netijeli aýrylmaly), metal ionlarynyň konsentrasiýasyny (meselem, Fe, Cu ≤10¹⁰ atom/sm² ýa-da ondan pes derejede gözegçilikde saklanmaly) we organiki galyndy derejelerini öz içine alýar. Hatda mikroskopiki hapalanma hem zynjyryň gysga öçügine, syzma tokuna ýa-da derweze oksidiniň bitewüliginiň bozulmagyna getirip biler.

• Aýna Waferler

  • Substrat hökmünde esasy talaplar fiziki kämillik we himiki durnuklylykdyr. Tehniki şertler dyrnaklaryň, aýrylmaýan lekeleriň ýoklugy we asyl ýüziň gödekliginiň we geometriýasynyň saklanmagy ýaly makro derejeli aspektlere gönükdirilendir. Arassalaýyş maksady, esasan, örtük ýaly soňky prosesler üçin wizual arassalygy we gowy ýelmeşmegi üpjün etmekdir.

II. Material Tebigaty: Kristal we Amorf arasyndaky esasy tapawut

• Kremniý

  • Kremniý kristal materialdyr we onuň ýüzünde tebigy ýagdaýda deň däl kremniý dioksidi (SiO₂) oksid gatlagy ösýär. Bu oksid gatlagy elektrik işine howp salýar we ony düýpli we deň derejede aýyrmaly.

• Aýna

  • Aýna amorf kremniý torundan ybarat. Onuň umumy materialy düzümi boýunça kremniýiň kremniý oksid gatlagyna meňzeýär, bu bolsa onuň gidroftor turşusy (HF) bilen çalt aşyndyrylyp bilinýändigini we güýçli gidroksidi eroziýasyna sezewar bolup, ýüzüň gödekliginiň ýa-da deformasiýasynyň artmagyna getirýär. Bu esasy tapawut kremniý waflini arassalamagyň hapa maddalary aýyrmak üçin ýeňil, gözegçilikli aşyndyrmaga çydamlydygyny, aýna waflini arassalamagyň bolsa esasy materiala zyýan ýetirmezlik üçin örän üns bilen ýerine ýetirilmelidigini aňladýar.

III. Arassalaýyş çözgütleriniň deňeşdirilmegi

Ýokarda agzalan maksatlara we material aýratynlyklaryna esaslanyp, kremniý we aýna plitalary üçin arassalaýjy erginler tapawutlanýar:

• Aýna Wafeli Arassalamak Prosesi

  • Häzirki wagtda aýna gaýtadan işleýän zawodlaryň köpüsi, esasan, gowşak gidroksidi arassalaýjy serişdelere daýanyp, aýnanyň material aýratynlyklaryna esaslanýan arassalaýyş usullaryny ulanýarlar.

  • Arassalaýjy serişde häsiýetnamalary:Bu ýöriteleşdirilen arassalaýjy serişdeler, adatça, gowşak alkalidir we pH derejesi 8-9 töwereginde bolýar. Olar, adatça, ýaglar we barmak yzlary ýaly organiki hapalanmalary emulsiýalaşdyrmak we parçalamak üçin niýetlenen, şol bir wagtyň özünde aýna matrisasyna minimal derejede korroziýa döredýän surfaktantlary (meselem, alkil polioksietilen efiri), metal şelatlaýjy serişdeleri (meselem, HEDP) we organiki arassalaýjy serişdeleri öz içine alýar.

  • Proses akymy:Adaty arassalamak prosesi otagyň temperaturasyndan 60°C-a çenli temperaturada gowşak gidroksidi arassalaýjy serişdeleriň belli bir konsentrasiýasyny ultrases arassalamak bilen utgaşdyrmagy öz içine alýar. Arassalanandan soň, waferler arassa suw bilen birnäçe gezek çaýkamak we ýumşak guratmakdan (meselem, haýal götermek ýa-da IPA bug guratmak) geçýärler. Bu proses görsel arassalyk we umumy arassalyk üçin aýna waferleriň talaplaryna netijeli laýyk gelýär.

• Silikon waferini arassalamak prosesi

  • Ýarymgeçirijileri gaýtadan işlemek üçin kremniý plitalary adatça standart RCA arassalamakdan geçýär, bu bolsa ýarymgeçiriji enjamlaryň elektrik öndürijilik talaplarynyň ýerine ýetirilmegini üpjün edýän ähli görnüşli hapalanmalary ulgamlaýyn çözmäge ukyply ýokary netijeli arassalamak usulydyr.

IV. Aýna ýokary "arassaçylyk" standartlaryna laýyk gelende

Aýna waferler berk bölejikleriň sanyny we metal ionlarynyň derejesini talap edýän ulgamlarda ulanylanda (meselem, ýarymgeçiriji proseslerde substratlar hökmünde ýa-da ajaýyp inçe plýonka çökündi ýüzleri üçin), içki arassalamak prosesi ýeterlik bolmazlygy mümkin. Bu ýagdaýda, üýtgedilen RCA arassalamak strategiýasyny girizmek bilen ýarymgeçirijileri arassalamak ýörelgeleri ulanylyp bilner.

Bu strategiýanyň esasy maksady aýnanyň duýgur tebigatyna laýyk gelmek üçin standart RCA proses parametrlerini suwuklaşdyrmak we optimizirlemekdir:

• Organiki hapalanmalary aýyrmak:Güýçli oksidlenme arkaly organiki hapalanmalary parçalamak üçin SPM erginleri ýa-da has ýumşak ozon suwy ulanylyp bilner.

• Bölejikleri aýyrmak:Ýokary derejede suwuklandyrylan SC1 ergini, aýnadaky korroziýalary azaltmak bilen birlikde, bölejikleri aýyrmak üçin elektrostatik itekleme we mikro-aşynma täsirlerini ulanmak maksady bilen pes temperaturada we gysga bejeriş wagtlarynda ulanylýar.

• Metal Ionlaryny Aýyrmak:Metal hapalanmalaryny helat arkaly aýyrmak üçin suwuklandyrylan SC2 ergini ýa-da ýönekeý suwuklandyrylan duz turşusy/suýuklandyrylan azot turşusy erginleri ulanylýar.

• Berk gadagançylyklar:Aýna substratyň poslamasynyň öňüni almak üçin DHF (di-ammonium ftorid)-den düýbünden gaça durmaly.

Üýtgedilen tutuş prosesde megasonik tehnologiýany birleşdirmek nano ölçegli bölejikleri aýyrmak netijeliligini ep-esli ýokarlandyrýar we ýüzde has ýumşak bolýar.

Netije

Kremniý we aýna waflileri arassalamak prosesleri, olaryň soňky ulanylyş talaplaryna, material häsiýetlerine we fiziki we himiki häsiýetlerine esaslanýan ters inženerçiligiň hökman netijesidir. Kremniý waflilerini arassalamak elektrik öndürijiligi üçin "atom derejesindäki arassalygy" gözleýär, aýna waflileri arassalamak bolsa "kämil, zeper ýetmedik" fiziki ýüzlere ýetmäge gönükdirilendir. Aýna waflileri ýarymgeçiriji ulanylyşlarda barha köp ulanylýandygy sebäpli, olaryň arassalamak prosesleri hökman däp bolan gowşak şel arassalaýyşdan has öňe gider we ýokary arassaçylyk standartlaryna laýyk gelmek üçin üýtgedilen RCA prosesi ýaly has kämilleşdirilen, özleşdirilen çözgütleri işläp çykarar.