የሲሊኮን ዋፈርስ ከመስታወት ዋፈርስ ጋር፡- እኛ በእርግጥ የምናጸዳው ምንድን ነው? ከቁሳዊ ይዘት እስከ በሂደት ላይ የተመሠረተ የጽዳት መፍትሄዎች

ምንም እንኳን የሲሊኮን እና የመስታወት ዋፈሮች "የማጽዳት" የጋራ ግብ ቢኖራቸውም፣ በጽዳት ወቅት የሚያጋጥሟቸው ተግዳሮቶች እና የውድቀት ሁነታዎች በጣም የተለያዩ ናቸው። ይህ ልዩነት የሚመነጨው ከሲሊኮን እና ብርጭቆ ውስጣዊ የቁሳቁስ ባህሪያት እና ዝርዝር መስፈርቶች እንዲሁም በመጨረሻ አተገባበራቸው ምክንያት ከሚመጣው የተለየ የጽዳት "ፍልስፍና" ነው።

በመጀመሪያ፣ ግልጽ እናድርግ፡- በትክክል ምን እያጸዳን ነው? ምን አይነት ብክለቶች አሉ?

መርዛማ ንጥረ ነገሮች በአራት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡

1. የቅንጣት ብክለቶች

   • አቧራ፣ የብረት ቅንጣቶች፣ ኦርጋኒክ ቅንጣቶች፣ ሻካራ ቅንጣቶች (ከሲኤምፒ ሂደት)፣ ወዘተ.

   • እነዚህ ብክለቶች እንደ አጭር ወይም ክፍት ዑደት ያሉ የንድፍ ጉድለቶችን ሊያስከትሉ ይችላሉ።

2. ኦርጋኒክ ብክለቶች

   • የፎቶሪስቴስት ቅሪቶችን፣ የሬዚን ተጨማሪዎችን፣ የሰው ቆዳ ዘይቶችን፣ የሟሟ ቅሪቶችን፣ ወዘተ ያካትታል።

   • ኦርጋኒክ ብክለቶች የአይዮን መትከልን የሚያደናቅፉ ጭምብሎችን ሊፈጥሩ እና ሌሎች ቀጭን ፊልሞችን ማጣበቂያ ሊቀንሱ ይችላሉ።

3. የብረት አዮን ብክለቶች

   • ብረት፣ መዳብ፣ ሶዲየም፣ ፖታሲየም፣ ካልሲየም፣ ወዘተ. በዋናነት ከመሳሪያዎች፣ ከኬሚካሎች እና ከሰዎች ግንኙነት የሚመጡ ናቸው።

   • በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ፣ የብረት አየኖች “ገዳይ” የሆኑ ብክለቶች ሲሆኑ፣ በተከለከለው ባንድ ውስጥ የኃይል መጠንን ያስተዋውቃሉ፣ ይህም የፍሳሽ ፍሰትን ይጨምራል፣ የተሸካሚውን ዕድሜ ያሳጥራል እና የኤሌክትሪክ ባህሪያትን በእጅጉ ይጎዳል። በመስታወት ውስጥ፣ የሚቀጥሉትን ቀጭን ፊልሞች ጥራት እና ማጣበቅ ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ።

4. ተወላጅ የኦክሳይድ ንብርብር

   • ለሲሊኮን ዋፈርስ፡- ቀጭን የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (ኔቲቭ ኦክሳይድ) በአየር ላይ በተፈጥሮ ይፈጠራል። የዚህ የኦክሳይድ ንብርብር ውፍረት እና ወጥነት ለመቆጣጠር አስቸጋሪ ነው፣ እና እንደ ጌት ኦክሳይድ ያሉ ቁልፍ መዋቅሮችን በሚፈጥሩበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ መወገድ አለበት።

   • ለመስታወት ዋፈርስ፡- ብርጭቆው ራሱ የሲሊካ ኔትወርክ መዋቅር ስለሆነ “የተፈጥሮ ኦክሳይድ ንብርብርን ማስወገድ” ምንም ችግር የለውም። ሆኖም፣ ንጣፉ በብክለት ምክንያት ተሻሽሎ ሊሆን ይችላል፣ እና ይህ ንብርብር መወገድ አለበት።

I. ዋና ግቦች፡ በኤሌክትሪክ አፈጻጸም እና በአካላዊ ፍጹምነት መካከል ያለው ልዩነት

• የሲሊኮን ዋፈርስ

  • የጽዳት ዋና ግብ የኤሌክትሪክ አፈጻጸምን ማረጋገጥ ነው። ዝርዝር መግለጫዎች በተለምዶ ጥብቅ የሆኑ የቅንጣት ቆጠራዎችን እና መጠኖችን (ለምሳሌ፣ ቅንጣቶች ≥0.1μm ውጤታማ በሆነ መንገድ መወገድ አለባቸው)፣ የብረት አዮን ክምችት (ለምሳሌ፣ Fe፣ Cu እስከ ≤10¹⁰ አቶሞች/ሴሜ² ወይም ከዚያ በታች ቁጥጥር ሊደረግባቸው ይገባል) እና ኦርጋኒክ ቅሪት ደረጃዎችን ያካትታሉ። ጥቃቅን ብክለት እንኳን ወደ ሰርኩርት አጭር ማድረቂያ፣ የፍሳሽ ፍሰት ወይም የጌት ኦክሳይድ ትክክለኛነት ውድቀት ሊያመራ ይችላል።

• የመስታወት ዋፈርስ

  • እንደ ንጣፎች፣ ዋና ዋና መስፈርቶች አካላዊ ፍጹምነት እና የኬሚካል መረጋጋት ናቸው። ዝርዝሮቹ የሚያተኩሩት እንደ ጭረቶች አለመኖር፣ የማይወገዱ እድፍዎች፣ እና የመጀመሪያውን የወለል ሸካራነት እና ጂኦሜትሪ ጥገና ባሉ ማክሮ-ደረጃ ገጽታዎች ላይ ነው። የጽዳት ግቡ በዋናነት እንደ ሽፋን ላሉ ቀጣይ ሂደቶች የእይታ ንፅህናን እና ጥሩ ማጣበቅን ማረጋገጥ ነው።

II. የቁሳዊ ተፈጥሮ፡ በክሪስታል እና በአሞርፎስ መካከል ያለው መሠረታዊ ልዩነት

• ሲሊከን

  • ሲሊከን ክሪስታላይን የሆነ ቁሳቁስ ሲሆን፣ ውበቱ በተፈጥሮው ወጥ ያልሆነ የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (SiO₂) ኦክሳይድ ንብርብር ያበቅላል። ይህ የኦክሳይድ ንብርብር ለኤሌክትሪክ አፈጻጸም አደጋ ስለሚፈጥር ሙሉ በሙሉ እና በእኩል መጠን መወገድ አለበት።

• ብርጭቆ

  • ብርጭቆ አሞርፎስ የሲሊካ ኔትወርክ ነው። የጅምላ ቁሱ ከሲሊኮን ሲሊከን ኦክሳይድ ንብርብር ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ይህ ማለት በሃይድሮፍሎሪክ አሲድ (HF) በፍጥነት ሊቀረጽ ይችላል እንዲሁም ለጠንካራ የአልካላይን መሸርሸር ተጋላጭ ነው፣ ይህም የገጽታ ሸካራነት ወይም መበላሸት ይጨምራል። ይህ መሠረታዊ ልዩነት የሲሊኮን ዋፈር ጽዳት ብክለትን ለማስወገድ ቀላል እና ቁጥጥር የሚደረግበት ንጣፎችን መቋቋም እንደሚችል ይገልጻል፣ የመስታወት ዋፈር ጽዳት ደግሞ መሰረታዊውን ቁሳቁስ እንዳይጎዳ በከፍተኛ ጥንቃቄ መከናወን አለበት።

III. የጽዳት መፍትሄዎችን ማወዳደር

ከላይ በተጠቀሱት ግቦች እና የቁሳቁስ ባህሪያት ላይ በመመስረት፣ ለሲሊኮን እና ለመስታወት ዋፈሮች የጽዳት መፍትሄዎች ይለያያሉ፡

• የመስታወት ዋፈር ጽዳት ሂደት

  • በአሁኑ ጊዜ አብዛኛዎቹ የመስታወት ማቀነባበሪያ ፋብሪካዎች በመስታወት ቁሳቁስ ባህሪያት ላይ የተመሰረቱ የጽዳት ሂደቶችን ይጠቀማሉ፣ በዋናነት ደካማ የአልካላይን የጽዳት ወኪሎችን ይጠቀማሉ።

  • የጽዳት ወኪል ባህሪያት:እነዚህ ልዩ የጽዳት ወኪሎች በተለምዶ ደካማ የአልካላይን መጠን ያላቸው ሲሆን የፒኤች መጠኑ ከ8-9 አካባቢ ነው። ብዙውን ጊዜ ሰርፋክታንት (ለምሳሌ፣ አልኪል ፖሊኦክሲኢቲሊን ኤተር)፣ የብረት ኬላቲንግ ወኪሎች (ለምሳሌ፣ HEDP) እና እንደ ዘይቶችና የጣት አሻራዎች ያሉ ኦርጋኒክ ብክለቶችን ለማሟሟት እና ለማፍረስ የተነደፉ ኦርጋኒክ የጽዳት መርጃዎችን ይይዛሉ፣ ነገር ግን በመስታወት ማትሪክስ ላይ በትንሹ የሚበላሹ ናቸው።

  • የሂደት ፍሰት፡የተለመደው የጽዳት ሂደት ከክፍል ሙቀት እስከ 60°ሴ ባለው የሙቀት መጠን ውስጥ ደካማ የአልካላይን ማጽጃ ወኪሎችን መጠቀምን ያካትታል፣ ይህም ከአልትራሳውንድ ጽዳት ጋር ተዳምሮ ነው። ከጽዳት በኋላ፣ ዋፈሮቹ በንጹህ ውሃ እና በቀስታ ማድረቅ (ለምሳሌ፣ በዝግታ ማንሳት ወይም የአይፒኤ ትነት ማድረቅ) በርካታ የማጠብ ደረጃዎችን ያካሂዳሉ። ይህ ሂደት ለእይታ ንፅህና እና ለአጠቃላይ ንፅህና የመስታወት ዋፈር መስፈርቶችን በብቃት ያሟላል።

• የሲሊኮን ዋፈር ጽዳት ሂደት

  • ለሴሚኮንዳክተር ማቀነባበሪያ፣ የሲሊኮን ዋፈርዎች በተለምዶ መደበኛ የRCA ጽዳት ይደረግላቸዋል፣ ይህም ሁሉንም አይነት ብክለቶች በስርዓት ለመፍታት የሚያስችል እና ለሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች የኤሌክትሪክ አፈጻጸም መስፈርቶች መሟላታቸውን የሚያረጋግጥ በጣም ውጤታማ የጽዳት ዘዴ ነው።

IV. ብርጭቆ ከፍተኛ “ንጽህና” መስፈርቶችን ሲያሟላ

የመስታወት ዋፈርዎች ጥብቅ የሆኑ የቅንጣት ቆጠራዎችን እና የብረት አዮን ደረጃዎችን በሚጠይቁ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውሉ (ለምሳሌ፣ በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ውስጥ እንደ ንጣፎች ወይም ለጥሩ ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ ቦታዎች)፣ ውስጣዊ የጽዳት ሂደቱ ከአሁን በኋላ በቂ ላይሆን ይችላል። በዚህ ሁኔታ፣ የተሻሻለ የRCA የጽዳት ስትራቴጂን በማስተዋወቅ የሴሚኮንዳክተር የጽዳት መርሆዎች ሊተገበሩ ይችላሉ።

የዚህ ስትራቴጂ ዋና ዓላማ የመስታወቱን ስሜታዊ ባህሪ ለማስተናገድ መደበኛውን የRCA ሂደት መለኪያዎችን ማቅለልና ማመቻቸት ነው፡

• ኦርጋኒክ ብክለትን ማስወገድ;የSPM መፍትሄዎች ወይም መለስተኛ የኦዞን ውሃ በጠንካራ ኦክሳይድ አማካኝነት ኦርጋኒክ ብክለቶችን ለመበከል ሊያገለግሉ ይችላሉ።

• የቅንጣት ማስወገድ፡በከፍተኛ ሁኔታ የተሟሟ የSC1 መፍትሄ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እና በአጭር የሕክምና ጊዜዎች ጥቅም ላይ ይውላል፣ ይህም የኤሌክትሮስታቲክ ሪፐልሽን እና ማይክሮ-ኢቺንግ ውጤቶቹን በመጠቀም ቅንጣቶችን ለማስወገድ እና በመስታወቱ ላይ ዝገትን ለመቀነስ ይረዳል።

• የብረት አዮን ማስወገጃ፡የብረት ብክለቶችን በኬሌሽን አማካኝነት ለማስወገድ የተበረዘ የSC2 መፍትሄ ወይም ቀላል የተሟጠጠ የሃይድሮክሎሪክ አሲድ/የተሟጠጠ የናይትሪክ አሲድ መፍትሄዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ።

• ጥብቅ ክልከላዎች፡የመስታወት ንጣፍ ዝገትን ለመከላከል DHF (di-ammonium fluoride) ሙሉ በሙሉ መወገድ አለበት።

በአጠቃላይ በተሻሻለው ሂደት ውስጥ፣ የሜጋሶኒክ ቴክኖሎጂን ማዋሃድ የናኖ መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች የማስወገድ ውጤታማነትን በእጅጉ ያሻሽላል እና በላዩ ላይ የበለጠ ለስላሳ ነው።

መደምደሚያ

የሲሊኮን እና የመስታወት ዋፈርዎች የጽዳት ሂደቶች በመጨረሻው የአጠቃቀም መስፈርቶቻቸው፣ በቁሳቁስ ባህሪያቸው እና በአካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያቸው ላይ በመመስረት የተገላቢጦሽ ምህንድስና የማይቀር ውጤት ናቸው። የሲሊኮን ዋፈር ጽዳት ለኤሌክትሪክ አፈፃፀም "የአቶሚክ ደረጃ ንፅህና" ይፈልጋል፣ የመስታወት ዋፈር ጽዳት ደግሞ "ፍጹም፣ ያልተበላሹ" አካላዊ ገጽታዎችን ለማሳካት ያተኩራል። የመስታወት ዋፈርዎች በሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከጊዜ ወደ ጊዜ ጥቅም ላይ እየዋሉ ሲሄዱ፣ የጽዳት ሂደቶቻቸው ከባህላዊ ደካማ የአልካላይን ጽዳት ባሻገር ይሻሻላሉ፣ እንደ የተሻሻለው የRCA ሂደት ያሉ የበለጠ የተሻሻሉ፣ ብጁ መፍትሄዎችን በማዳበር ከፍተኛ የንፅህና ደረጃዎችን ለማሟላት።