Həm silikon, həm də şüşə vaflilər "təmizlənmək" kimi ümumi məqsədi paylaşsalar da, təmizlik zamanı qarşılaşdıqları çətinliklər və uğursuzluq rejimləri çox fərqlidir. Bu uyğunsuzluq silisium və şüşənin xas material xassələrindən və spesifikasiya tələblərindən, həmçinin onların son tətbiqləri ilə idarə olunan təmizlənmənin fərqli “fəlsəfəsindən” yaranır.
Əvvəlcə aydınlaşdıraq: Biz dəqiq nəyi təmizləyirik? Hansı çirkləndiricilər iştirak edir?
Çirkləndiriciləri dörd kateqoriyaya bölmək olar:
-
Hissəcik çirkləndiriciləri
-
Toz, metal hissəciklər, üzvi hissəciklər, aşındırıcı hissəciklər (CMP prosesindən) və s.
-
Bu çirkləndiricilər şort və ya açıq dövrə kimi naxış qüsurlarına səbəb ola bilər.
-
-
Üzvi çirkləndiricilər
-
Fotorezist qalıqları, qatran əlavələri, insan dərisi yağları, həlledici qalıqları və s.
-
Üzvi çirkləndiricilər aşındırmağa və ya ion implantasiyasına mane olan və digər nazik təbəqələrin yapışmasını azaldan maskalar yarada bilər.
-
-
Metal ion çirkləndiriciləri
-
Əsasən avadanlıq, kimyəvi maddələr və insan təması nəticəsində yaranan dəmir, mis, natrium, kalium, kalsium və s.
-
Yarımkeçiricilərdə metal ionları sızma cərəyanını artıran, daşıyıcının ömrünü qısaldan və elektrik xassələrinə ciddi ziyan vuran enerji səviyyələrini qadağan olunmuş zolağa daxil edən “qatil” çirkləndiricilərdir. Şüşədə onlar sonrakı nazik filmlərin keyfiyyətinə və yapışmasına təsir göstərə bilər.
-
-
Doğma oksid təbəqəsi
-
Silikon vaflilər üçün: Havada təbii olaraq səthdə nazik bir silikon dioksid təbəqəsi (Doğma Oksid) əmələ gəlir. Bu oksid təbəqəsinin qalınlığına və vahidliyinə nəzarət etmək çətindir və qapı oksidləri kimi əsas strukturların istehsalı zamanı tamamilə çıxarılmalıdır.
-
Şüşə vaflilər üçün: Şüşə özü silisium şəbəkə quruluşudur, buna görə də "doğma oksid təbəqəsini çıxarmaq" problemi yoxdur. Bununla belə, səth çirklənmə səbəbindən dəyişdirilmiş ola bilər və bu təbəqənin çıxarılması lazımdır.
-
I. Əsas Məqsədlər: Elektrik Performansı və Fiziki Mükəmməllik Arasındakı Fərq
-
Silikon vaflilər
-
Təmizləmənin əsas məqsədi elektrik performansını təmin etməkdir. Spesifikasiyalara adətən ciddi hissəciklərin sayı və ölçüləri (məsələn, ≥0,1μm hissəciklər effektiv şəkildə çıxarılmalı), metal ionlarının konsentrasiyası (məsələn, Fe, Cu ≤10¹⁰ atom/sm² və ya daha aşağı səviyyədə idarə olunmalıdır) və üzvi qalıq səviyyələri daxildir. Hətta mikroskopik çirklənmə dövrə qısaltmalarına, sızma cərəyanlarına və ya qapı oksidinin bütövlüyünün pozulmasına səbəb ola bilər.
-
-
Şüşə vaflilər
-
Substratlar kimi əsas tələblər fiziki mükəmməllik və kimyəvi sabitlikdir. Spesifikasiyalar cızıqların olmaması, çıxarılmayan ləkələr və orijinal səth pürüzlülüyünün və həndəsəsinin saxlanması kimi makro səviyyəli aspektlərə diqqət yetirir. Təmizləmə məqsədi ilk növbədə vizual təmizliyi və örtük kimi sonrakı proseslər üçün yaxşı yapışmanı təmin etməkdir.
-
II. Maddi Təbiət: Kristal və Amorf Arasındakı Əsas Fərq
-
Silikon
-
Silikon kristal materialdır və onun səthində təbii olaraq qeyri-bərabər silikon dioksid (SiO₂) oksid təbəqəsi əmələ gəlir. Bu oksid təbəqəsi elektrik performansı üçün risk yaradır və hərtərəfli və bərabər şəkildə çıxarılmalıdır.
-
-
Şüşə
-
Şüşə amorf silisium şəbəkəsidir. Onun kütləvi materialı tərkibinə görə silisiumun silisium oksidi təbəqəsinə bənzəyir, yəni o, hidrofluorik turşu (HF) ilə tez bir zamanda aşılana bilər və həmçinin səthi pürüzlülüyün və ya deformasiyanın artmasına səbəb olan güclü qələvi eroziyasına həssasdır. Bu əsas fərq onu diktə edir ki, silikon vafli təmizləmə işığa, çirkləndiriciləri çıxarmaq üçün idarə olunan aşınmağa dözə bilər, şüşə qabın təmizlənməsi isə əsas materiala zərər verməmək üçün həddindən artıq ehtiyatla aparılmalıdır.
-
| Təmizləyici maddə | Silikon vafli təmizlənməsi | Şüşə vafli təmizlənməsi |
|---|---|---|
| Təmizləmə Məqsədi | Öz yerli oksid təbəqəsini ehtiva edir | Təmizləmə üsulunu seçin: Əsas materialı qoruyarkən çirkləndiriciləri təmizləyin |
| Standart RCA Təmizləmə | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Üzvi/fotorezist qalıqları təmizləyir | Əsas təmizləmə axını: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Səth hissəciklərini təmizləyir | Zəif qələvi təmizləyici: Üzvi çirkləndiriciləri və hissəcikləri çıxarmaq üçün aktiv səth agentləri ehtiva edir | |
| - DHF(Hydrofluoric acid): Təbii oksid təbəqəsini və digər çirkləndiriciləri təmizləyir | Güclü Qələvi və ya Orta Qələvi Təmizləyici: Metal və ya uçucu olmayan çirkləndiriciləri təmizləmək üçün istifadə olunur | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Metal çirkləndiriciləri təmizləyir | Bütün HF-dən çəkinin | |
| Əsas Kimya | Güclü turşular, güclü qələvilər, oksidləşdirici həlledicilər | Zəif qələvi təmizləyici vasitə, yumşaq çirklənməni aradan qaldırmaq üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır |
| Fiziki yardımlar | Deionlaşdırılmış su (yüksək təmizlikdə durulama üçün) | Ultrasəs, meqasəs yuma |
| Qurutma texnologiyası | Megasonic, IPA buxar qurutma | Zərif qurutma: Yavaş qaldırma, IPA buxar qurutma |
III. Təmizləyici məhlulların müqayisəsi
Yuxarıda qeyd olunan məqsədlərə və material xüsusiyyətlərinə əsasən, silikon və şüşə vaflilər üçün təmizləyici məhlullar fərqlənir:
| Silikon vafli təmizlənməsi | Şüşə vafli təmizlənməsi | |
|---|---|---|
| Təmizləmə məqsədi | Gofretin yerli oksid təbəqəsi də daxil olmaqla hərtərəfli çıxarılması. | Seçici aradan qaldırılması: substratı qoruyarkən çirkləndiriciləri aradan qaldırın. |
| Tipik proses | Standart RCA təmiz:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): ağır üzvi maddələri/fotorezisti təmizləyir •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): qələvi hissəciklərin çıxarılması •DHF(seyreltilmiş HF): yerli oksid təbəqəsini və metalları təmizləyir •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): metal ionlarını çıxarır | Xarakterik təmizləmə axını:•Yüngül qələvi təmizləyiciüzvi maddələr və hissəcikləri çıxarmaq üçün səthi aktiv maddələrlə •Turşu və ya neytral təmizləyicimetal ionlarının və digər xüsusi çirkləndiricilərin çıxarılması üçün •Proses boyu HF-dən çəkinin |
| Əsas kimyəvi maddələr | Güclü turşular, güclü oksidləşdiricilər, qələvi məhlullar | Yüngül qələvi təmizləyicilər; xüsusi neytral və ya bir qədər turşulu təmizləyicilər |
| Fiziki yardım | Megasonic (yüksək effektiv, zərif hissəciklərin çıxarılması) | Ultrasəs, meqasəs |
| Qurutma | marangoni qurutma; IPA buxar qurutma | yavaş-yavaş qurutma; IPA buxar qurutma |
-
Şüşə Vafli Təmizləmə Prosesi
-
Hal-hazırda, şüşə emalı zavodlarının əksəriyyəti, ilk növbədə zəif qələvi təmizləyici maddələrə əsaslanaraq, şüşənin maddi xüsusiyyətlərinə əsaslanan təmizləmə prosedurlarından istifadə edir.
-
Təmizləyici maddələrin xüsusiyyətləri:Bu xüsusi təmizləyici maddələr adətən zəif qələvidir, pH 8-9 ətrafındadır. Onlar adətən səthi aktiv maddələrdən (məsələn, alkil polioksietilen efir), metal xelatlaşdırıcı maddələrdən (məsələn, HEDP) və yağlar və barmaq izləri kimi üzvi çirkləndiriciləri emulsiyalaşdırmaq və parçalamaq üçün nəzərdə tutulmuş üzvi təmizləyici vasitələrdən ibarətdir, eyni zamanda şüşə matrisə minimal aşındırır.
-
Proses axını:Tipik təmizləmə prosesi ultrasəs təmizləmə ilə birlikdə otaq temperaturundan 60°C-yə qədər olan temperaturda zəif qələvi təmizləyici maddələrin xüsusi konsentrasiyasından istifadəni nəzərdə tutur. Təmizləndikdən sonra vaflilər təmiz su və yumşaq qurutma (məsələn, yavaş qaldırma və ya IPA buxar qurutma) ilə çoxlu yaxalama mərhələlərindən keçir. Bu proses vizual təmizlik və ümumi təmizlik üçün şüşə vafli tələblərinə effektiv şəkildə cavab verir.
-
-
Silikon Gofret Təmizləmə Prosesi
-
Yarımkeçiricilərin emalı üçün silikon vaflilər adətən standart RCA təmizliyindən keçir, bu, bütün növ çirkləndiriciləri sistematik şəkildə həll etməyə qadir olan yüksək effektiv təmizləmə üsuludur və yarımkeçirici cihazlar üçün elektrik performans tələblərinin yerinə yetirilməsini təmin edir.
-
IV. Şüşə Yüksək "Təmizlik" Standartlarına cavab verdikdə
Şüşə vaflilər ciddi hissəciklərin sayı və metal ion səviyyələri tələb olunan tətbiqlərdə istifadə edildikdə (məsələn, yarımkeçirici proseslərdə substrat kimi və ya mükəmməl nazik təbəqənin çökmə səthləri üçün), daxili təmizləmə prosesi artıq kifayət etməyə bilər. Bu halda, dəyişdirilmiş RCA təmizləmə strategiyasını təqdim etməklə yarımkeçirici təmizləmə prinsipləri tətbiq oluna bilər.
Bu strategiyanın əsası şüşənin həssas təbiətinə uyğunlaşmaq üçün standart RCA proses parametrlərini sulandırmaq və optimallaşdırmaqdır:
-
Üzvi çirkləndiricilərin çıxarılması:SPM məhlulları və ya daha yumşaq ozon suyu güclü oksidləşmə yolu ilə üzvi çirkləndiriciləri parçalamaq üçün istifadə edilə bilər.
-
Hissəciklərin çıxarılması:Yüksək dərəcədə seyreltilmiş SC1 məhlulu şüşə üzərində korroziyanı minimuma endirməklə bərabər, hissəcikləri çıxarmaq üçün elektrostatik itələmə və mikro aşındırma effektlərindən istifadə etmək üçün daha aşağı temperaturlarda və daha qısa müalicə müddətlərində istifadə olunur.
-
Metal ionlarının çıxarılması:Seyreltilmiş SC2 məhlulu və ya sadə seyreltilmiş xlorid turşusu/seyreltilmiş nitrat turşusu məhlulları şelasiya yolu ilə metal çirkləndiricilərini çıxarmaq üçün istifadə olunur.
-
Ciddi qadağalar:Şüşə substratın korroziyasının qarşısını almaq üçün DHF (di-ammonium fluoride) qətiliklə qarşısını almaq lazımdır.
Bütün dəyişdirilmiş prosesdə meqasəs texnologiyasının birləşməsi nanoölçülü hissəciklərin çıxarılması effektivliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır və səthdə daha yumşaq olur.
Nəticə
Silikon və şüşə vafli üçün təmizləmə prosesləri onların son tətbiqi tələblərinə, material xüsusiyyətlərinə və fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə əsaslanan tərs mühəndisliyin qaçılmaz nəticəsidir. Silikon vafli təmizlənməsi elektrik performansı üçün "atom səviyyəli təmizlik" axtarır, şüşə qabın təmizlənməsi isə "mükəmməl, zədələnməmiş" fiziki səthlərə nail olmağa yönəlmişdir. Şüşə vaflilər yarımkeçirici tətbiqlərdə getdikcə daha çox istifadə edildiyi üçün onların təmizləmə prosesləri qaçılmaz olaraq ənənəvi zəif qələvi təmizləmədən kənara çıxacaq, daha yüksək təmizlik standartlarına cavab vermək üçün dəyişdirilmiş RCA prosesi kimi daha zərif, fərdiləşdirilmiş həllər hazırlayacaqdır.
Göndərmə vaxtı: 29 oktyabr 2025-ci il