Tot i que tant les oblies de silici com les de vidre comparteixen l'objectiu comú de ser "netejades", els reptes i els modes de fallada als quals s'enfronten durant la neteja són molt diferents. Aquesta discrepància sorgeix de les propietats inherents dels materials i els requisits d'especificació del silici i el vidre, així com de la "filosofia" de neteja diferenciada impulsada per les seves aplicacions finals.
Primer, aclarim: què estem netejant exactament? Quins contaminants hi ha implicats?
Els contaminants es poden classificar en quatre categories:
-
Partícules contaminants
-
Pols, partícules metàl·liques, partícules orgàniques, partícules abrasives (del procés CMP), etc.
-
Aquests contaminants poden causar defectes de patró, com ara curtcircuits o circuits oberts.
-
-
Contaminants orgànics
-
Inclou residus de fotoresistència, additius de resina, olis de pell humana, residus de dissolvents, etc.
-
Els contaminants orgànics poden formar màscares que dificulten el gravat o la implantació d'ions i redueixen l'adhesió d'altres pel·lícules primes.
-
-
Contaminants d'ions metàl·lics
-
Ferro, coure, sodi, potassi, calci, etc., que provenen principalment d'equips, productes químics i contacte humà.
-
En els semiconductors, els ions metàl·lics són contaminants "assassins", ja que introdueixen nivells d'energia a la banda prohibida, cosa que augmenta el corrent de fuita, escurça la vida útil del portador i danya greument les propietats elèctriques. En el vidre, poden afectar la qualitat i l'adhesió de les pel·lícules primes posteriors.
-
-
Capa d'òxid nativa
-
Per a les oblies de silici: una capa fina de diòxid de silici (òxid natiu) es forma naturalment a la superfície a l'aire. El gruix i la uniformitat d'aquesta capa d'òxid són difícils de controlar i s'ha d'eliminar completament durant la fabricació d'estructures clau com ara els òxids de porta.
-
Per a les oblies de vidre: el vidre en si és una estructura de xarxa de sílice, de manera que no hi ha cap problema d'"eliminar una capa d'òxid nativa". Tanmateix, la superfície pot haver estat modificada a causa de la contaminació i cal eliminar aquesta capa.
-
I. Objectius bàsics: la divergència entre el rendiment elèctric i la perfecció física
-
Oblies de silici
-
L'objectiu principal de la neteja és garantir el rendiment elèctric. Les especificacions solen incloure recomptes i mides de partícules estrictes (per exemple, les partícules ≥0,1 μm s'han d'eliminar eficaçment), concentracions d'ions metàl·lics (per exemple, Fe, Cu s'han de controlar a ≤10¹⁰ àtoms/cm² o menys) i nivells de residus orgànics. Fins i tot la contaminació microscòpica pot provocar curtcircuits, corrents de fuita o fallades en la integritat de l'òxid de la porta.
-
-
Oblies de vidre
-
Com a substrats, els requisits bàsics són la perfecció física i l'estabilitat química. Les especificacions se centren en aspectes a nivell macro com l'absència de ratllades, taques no eliminables i el manteniment de la rugositat i la geometria superficial originals. L'objectiu de la neteja és principalment garantir la netedat visual i una bona adherència per a processos posteriors com el recobriment.
-
II. Naturalesa material: la diferència fonamental entre cristal·lí i amorf
-
Silici
-
El silici és un material cristal·lí i a la seva superfície creix de manera natural una capa d'òxid de diòxid de silici (SiO₂) no uniforme. Aquesta capa d'òxid representa un risc per al rendiment elèctric i s'ha d'eliminar completament i uniformement.
-
-
Vidre
-
El vidre és una xarxa de sílice amorfa. El seu material a granel té una composició similar a la capa d'òxid de silici del silici, la qual cosa significa que es pot gravar ràpidament amb àcid fluorhídric (HF) i també és susceptible a una forta erosió alcalina, cosa que provoca un augment de la rugositat o deformació de la superfície. Aquesta diferència fonamental dicta que la neteja de les oblies de silici pot tolerar un gravat lleuger i controlat per eliminar contaminants, mentre que la neteja de les oblies de vidre s'ha de realitzar amb molta cura per evitar danys al material base.
-
| Article de neteja | Neteja de galeta de silicona | Neteja de galeta de vidre |
|---|---|---|
| Objectiu de neteja | Inclou la seva pròpia capa d'òxid nativa | Seleccioneu el mètode de neteja: elimineu els contaminants protegint alhora el material base |
| Neteja estàndard de RCA | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Elimina residus orgànics/fotorresistents | Flux de neteja principal: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Elimina les partícules de la superfície | Agent de neteja alcalí febleConté agents tensioactius per eliminar contaminants i partícules orgàniques | |
| - DHF(Àcid fluorhídric): Elimina la capa d'òxid natural i altres contaminants | Agent de neteja alcalí fort o alcalí mitjàS'utilitza per eliminar contaminants metàl·lics o no volàtils | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Elimina contaminants metàl·lics | Eviteu la HF durant tot el procés. | |
| productes químics clau | Àcids forts, àlcalis forts, dissolvents oxidants | Agent de neteja alcalí feble, formulat específicament per a l'eliminació de contaminació lleu |
| Ajudes físiques | Aigua desionitzada (per a esbandides d'alta puresa) | Rentat ultrasònic i megasònic |
| Tecnologia d'assecat | Megasonic, assecat de vapor IPA | Assecat suau: Assecat lent, assecat amb vapor IPA |
III. Comparació de solucions de neteja
Segons els objectius i les característiques del material esmentats anteriorment, les solucions de neteja per a oblies de silici i vidre difereixen:
| Neteja de galeta de silicona | Neteja de galeta de vidre | |
|---|---|---|
| Objectiu de neteja | Eliminació completa, inclosa la capa d'òxid nativa de la làmina. | Eliminació selectiva: elimina els contaminants protegint alhora el substrat. |
| Procés típic | Neteja RCA estàndard:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): elimina les substàncies orgàniques pesades/fotorresina •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): eliminació alcalina de partícules •DHF(HF diluït): elimina la capa d'òxid nativa i els metalls •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): elimina ions metàl·lics | Flux de neteja característic:•Netejador suau-alcalíamb tensioactius per eliminar matèria orgànica i partícules •Netejador àcid o neutreper eliminar ions metàl·lics i altres contaminants específics •Eviteu l'alta freqüència durant tot el procés |
| productes químics clau | Àcids forts, oxidants forts, solucions alcalines | Netejadors suaus alcalins; netejadors especialitzats neutres o lleugerament àcids |
| Assistència física | Megasònic (eliminació de partícules suau i d'alta eficiència) | Ultrasònic, megasònic |
| Assecat | assecat de marangoni; Assecat amb vapor d'IPA | Assecat a estirament lent; assecat al vapor IPA |
-
Procés de neteja de galeta de vidre
-
Actualment, la majoria de plantes de processament de vidre utilitzen procediments de neteja basats en les característiques del material del vidre, confiant principalment en agents de neteja alcalins febles.
-
Característiques de l'agent de neteja:Aquests agents de neteja especialitzats solen ser feblement alcalins, amb un pH al voltant de 8-9. Normalment contenen tensioactius (per exemple, èter d'alquil polioxietilen), agents quelants de metalls (per exemple, HEDP) i ajudes de neteja orgàniques, dissenyades per emulsionar i descompondre contaminants orgànics com ara olis i empremtes dactilars, alhora que són mínimament corrosius per a la matriu de vidre.
-
Flux del procés:El procés de neteja típic implica l'ús d'una concentració específica d'agents de neteja alcalins febles a temperatures que van des de la temperatura ambient fins als 60 °C, combinats amb neteja per ultrasons. Després de la neteja, les oblies se sotmeten a múltiples passos d'esbandida amb aigua pura i assecat suau (per exemple, assecat lent o assecat amb vapor IPA). Aquest procés compleix eficaçment els requisits de les oblies de vidre pel que fa a la neteja visual i la neteja general.
-
-
Procés de neteja de les oblies de silici
-
Per al processament de semiconductors, les oblies de silici normalment se sotmeten a una neteja RCA estàndard, que és un mètode de neteja altament eficaç capaç d'abordar sistemàticament tot tipus de contaminants, garantint que es compleixin els requisits de rendiment elèctric dels dispositius semiconductors.
-
IV. Quan el vidre compleix uns estàndards de "neteja" més elevats
Quan s'utilitzen oblies de vidre en aplicacions que requereixen un recompte de partícules i nivells d'ions metàl·lics estrictes (per exemple, com a substrats en processos de semiconductors o per a superfícies excel·lents de deposició de pel·lícules primes), el procés de neteja intrínsec pot no ser suficient. En aquest cas, es poden aplicar principis de neteja de semiconductors, introduint una estratègia de neteja RCA modificada.
El nucli d'aquesta estratègia és diluir i optimitzar els paràmetres estàndard del procés RCA per adaptar-se a la naturalesa sensible del vidre:
-
Eliminació de contaminants orgànics:Es poden utilitzar solucions SPM o aigua amb ozó més suau per descompondre contaminants orgànics mitjançant una forta oxidació.
-
Eliminació de partícules:La solució SC1 altament diluïda s'utilitza a temperatures més baixes i temps de tractament més curts per utilitzar els seus efectes de repulsió electrostàtica i microgravat per eliminar partícules, alhora que minimitza la corrosió del vidre.
-
Eliminació d'ions metàl·lics:Una solució diluïda de SC2 o solucions simples d'àcid clorhídric diluït/àcid nítric diluït s'utilitzen per eliminar contaminants metàl·lics mitjançant quelació.
-
Prohibicions estrictes:Cal evitar absolutament el DHF (fluorur de diamoni) per prevenir la corrosió del substrat de vidre.
En tot el procés modificat, la combinació de la tecnologia megasònica millora significativament l'eficiència d'eliminació de partícules de mida nanomètrica i és més suau amb la superfície.
Conclusió
Els processos de neteja de les oblies de silici i vidre són el resultat inevitable de l'enginyeria inversa basada en els requisits de l'aplicació final, les propietats del material i les característiques físiques i químiques. La neteja de les oblies de silici busca la "netesa a nivell atòmic" per al rendiment elèctric, mentre que la neteja de les oblies de vidre se centra en aconseguir superfícies físiques "perfectes i sense danys". A mesura que les oblies de vidre s'utilitzen cada cop més en aplicacions de semiconductors, els seus processos de neteja inevitablement evolucionaran més enllà de la neteja alcalina feble tradicional, desenvolupant solucions més refinades i personalitzades com el procés RCA modificat per complir amb estàndards de neteja més alts.
Data de publicació: 29 d'octubre de 2025