የሲሊኮን ዋፈርስ እና የመስታወት ዋፈርስ፡ በትክክል ምን እያጸዳን ነው? ከቁስ አካል እስከ በሂደት ላይ የተመሰረተ የጽዳት መፍትሄዎች

ምንም እንኳን ሁለቱም የሲሊኮን እና የመስታወት መጋገሪያዎች "መጽዳት" የጋራ ግብን ቢጋሩም, በማጽዳት ጊዜ የሚያጋጥሟቸው ተግዳሮቶች እና የውድቀት ሁነታዎች በጣም የተለያዩ ናቸው. ይህ ልዩነት የሲሊኮን እና የመስታወት መመዘኛዎች ከተፈጥሯዊ የቁሳቁስ ባህሪያት እና መስፈርቶች እንዲሁም በመጨረሻው አፕሊኬሽኖቻቸው የሚመራ ልዩ የጽዳት “ፍልስፍና” ነው።

በመጀመሪያ, ግልጽ እናድርግ: በትክክል ምን እያጸዳን ነው? ምን ዓይነት ብከላዎች ይካተታሉ?

ብክለቶች በአራት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ.

1. የንጥል ብክለት

   • አቧራ, የብረት ብናኞች, ኦርጋኒክ ቅንጣቶች, አስጸያፊ ቅንጣቶች (ከሲኤምፒ ሂደት) ወዘተ.

   • እነዚህ ብከላዎች እንደ አጭር ሱሪ ወይም ክፍት ዑደት ያሉ የስርዓተ-ጥለት ጉድለቶችን ሊያስከትሉ ይችላሉ።

2. ኦርጋኒክ ብከላዎች

   • የፎቶሪሲስት ቀሪዎች፣ ሙጫ ተጨማሪዎች፣ የሰው ቆዳ ዘይቶች፣ የሟሟ ቅሪቶች፣ ወዘተ ያካትታል።

   • ኦርጋኒክ ብከላዎች ማሳከክን ወይም ion መትከልን የሚከለክሉ እና የሌሎች ቀጭን ፊልሞችን መጣበቅን የሚቀንሱ ጭምብሎችን ሊፈጥሩ ይችላሉ።

3. የብረት ion ብክለት

   • ብረት፣ መዳብ፣ ሶዲየም፣ ፖታሲየም፣ ካልሲየም፣ ወዘተ የሚባሉት በዋነኛነት ከመሳሪያዎች፣ ከኬሚካሎች እና ከሰው ንክኪ የሚመጡ ናቸው።

   • በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የብረታ ብረት ionዎች "ገዳይ" ብከላዎች ናቸው, በተከለከለው ባንድ ውስጥ የኃይል ደረጃዎችን በማስተዋወቅ, የውሃ ፍሰትን የሚጨምር, የአገልግሎት አቅራቢውን ህይወት ያሳጥራል እና የኤሌክትሪክ ባህሪያትን በእጅጉ ይጎዳል. በመስታወት ውስጥ, በሚቀጥሉት ቀጭን ፊልሞች ጥራት እና ማጣበቂያ ላይ ተጽዕኖ ሊያሳርፉ ይችላሉ.

4. ቤተኛ ኦክሳይድ ንብርብር

   • ለሲሊኮን ዋይፈርስ፡- ስስ የሆነ የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (Native Oxide) በአየር ላይ በተፈጥሮ ላይ ይፈጠራል። የዚህ ኦክሳይድ ንብርብር ውፍረት እና ተመሳሳይነት ለመቆጣጠር አስቸጋሪ ነው, እና እንደ ጌት ኦክሳይዶች ያሉ ቁልፍ መዋቅሮች በሚፈጠሩበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ መወገድ አለበት.

   • ለብርጭቆ መጋገሪያዎች፡ ብርጭቆ ራሱ የሲሊካ ኔትወርክ መዋቅር ነው፣ ስለዚህ “የተፈጥሮ ኦክሳይድ ንብርብርን የማስወገድ” ጉዳይ የለም። ነገር ግን, ሽፋኑ በመበከል ምክንያት ተስተካክሎ ሊሆን ይችላል, እና ይህ ንብርብር መወገድ አለበት.

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

• የሲሊኮን ዋፈርስ

  • የጽዳት ዋና ዓላማ የኤሌክትሪክ አፈፃፀምን ማረጋገጥ ነው. ዝርዝር መግለጫዎች በተለምዶ ጥብቅ የቅንጣት ብዛት እና መጠኖች (ለምሳሌ፣ ቅንጣቶች ≥0.1μm በብቃት መወገድ አለባቸው)፣ የብረት ion ውህዶች (ለምሳሌ Fe, Cu ወደ ≤10¹⁰ አቶሞች/ሴሜ² ወይም ከዚያ በታች) እና የኦርጋኒክ ቅሪት ደረጃዎችን ያካትታሉ። በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታይ ብክለት እንኳን ወደ ወረዳ አጭር ሱሪዎች፣ የውሃ ፍሰት ፍሰት ወይም የጌት ኦክሳይድ ታማኝነት ውድቀት ሊያስከትል ይችላል።

• የ Glass Wafers

  • እንደ መለዋወጫ, ዋና መስፈርቶች አካላዊ ፍጽምና እና ኬሚካላዊ መረጋጋት ናቸው. መግለጫዎች በማክሮ-ደረጃ ገጽታዎች ላይ ያተኩራሉ እንደ ጭረቶች አለመኖር, የማይነቃቁ ንጣፎች እና የመነሻውን ገጽታ እና የጂኦሜትሪ ጥገናን መጠበቅ. የጽዳት ግቡ በዋነኝነት የእይታ ንፅህናን እና እንደ ሽፋን ላሉት ቀጣይ ሂደቶች ጥሩ ማጣበቅን ማረጋገጥ ነው።

II. የቁስ ተፈጥሮ፡ በ Crystalline እና Amorphous መካከል ያለው መሠረታዊ ልዩነት

• ሲሊኮን

  • ሲሊከን ክሪስታል የሆነ ነገር ነው፣ እና መሬቱ በተፈጥሮ ወጥ ያልሆነ የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (SiO₂) ኦክሳይድ ንብርብር ይበቅላል። ይህ የኦክሳይድ ንብርብር ለኤሌክትሪክ አፈፃፀም አደጋን ይፈጥራል እና በደንብ እና ተመሳሳይ በሆነ መልኩ መወገድ አለበት.

• ብርጭቆ

  • ብርጭቆ የማይመስል የሲሊካ አውታር ነው። የጅምላ ቁሱ ከሲሊኮን ኦክሳይድ የሲሊኮን ንብርብር ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ይህ ማለት በፍጥነት በሃይድሮ ፍሎራይክ አሲድ (HF) ሊቀረጽ ይችላል እና ለጠንካራ የአልካላይን መሸርሸር የተጋለጠ ነው ፣ ይህም የገጽታ መበላሸት ወይም መበላሸት ይጨምራል። ይህ መሠረታዊ ልዩነት የሲሊኮን ቫፈር ማፅዳት ብርሃንን ፣ ቁጥጥር የሚደረግበት ብክለትን ለማስወገድ መታገስ ይችላል ፣ የመስታወት ቫፈር ጽዳት ግን መሠረቱን እንዳይጎዳ በከፍተኛ ጥንቃቄ መከናወን እንዳለበት ይደነግጋል።

III. የጽዳት መፍትሄዎችን ማወዳደር

ከላይ በተጠቀሱት ግቦች እና የቁሳቁስ ባህሪያት ላይ በመመርኮዝ የሲሊኮን እና የመስታወት ጠርሙሶች የጽዳት መፍትሄዎች ይለያያሉ.

• የ Glass Wafer የማጽዳት ሂደት

  • በአሁኑ ጊዜ አብዛኛው የመስታወት ማቀነባበሪያ ፋብሪካዎች በዋናነት ደካማ የአልካላይን የጽዳት ወኪሎች ላይ በመተማመን በመስታወት ማቴሪያል ባህሪያት ላይ በመመርኮዝ የጽዳት ሂደቶችን ይጠቀማሉ.

  • የጽዳት ወኪል ባህሪያት:እነዚህ ልዩ የጽዳት ወኪሎች በተለምዶ ደካማ አልካላይን ናቸው፣ ፒኤች ከ8-9 አካባቢ ነው። ብዙውን ጊዜ እንደ ዘይት እና የጣት አሻራዎች ያሉ ኦርጋኒክ ብክለትን ለመኮረጅ እና ለመበተን የተነደፉ እንደ ዘይት እና የጣት አሻራዎች ያሉ ኦርጋኒክ ብከላዎችን (ለምሳሌ አልኪል ፖሊኦክሲኢትይሊን ኤተር)፣ የብረት ኬላጅ ኤጀንቶችን (ለምሳሌ፣ HEDP) እና ኦርጋኒክ ማጽጃ መርጃዎችን ይይዛሉ።

  • የሂደት ፍሰትየተለመደው የጽዳት ሂደት ከክፍል ሙቀት እስከ 60 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ባለው የሙቀት መጠን የተወሰነ ደካማ የአልካላይን የጽዳት ወኪሎችን ከአልትራሳውንድ ጽዳት ጋር በማጣመር ያካትታል። ካጸዱ በኋላ፣ ቫፈርዎቹ ብዙ የማጠቢያ እርምጃዎችን በንጹህ ውሃ እና በቀስታ ማድረቅ (ለምሳሌ፣ በቀስታ ማንሳት ወይም አይፒኤ የእንፋሎት ማድረቂያ) ያደርጋሉ። ይህ ሂደት ለዕይታ ንፅህና እና አጠቃላይ ንፅህና የመስታወት ቫፈር መስፈርቶችን በተሳካ ሁኔታ ያሟላል።

• የሲሊኮን ዋፈር የማጽዳት ሂደት

  • ለሴሚኮንዳክተር ማቀነባበሪያ፣ የሲሊኮን ዋይፋሮች በተለምዶ መደበኛ RCA ጽዳትን ያካሂዳሉ፣ ይህም ሁሉንም አይነት ብክሎች ስልታዊ በሆነ መንገድ ለመፍታት የሚያስችል ከፍተኛ ውጤታማ የጽዳት ዘዴ ሲሆን ይህም ለሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች የኤሌክትሪክ አፈፃፀም መስፈርቶች መሟላታቸውን ያረጋግጣል።

IV. ብርጭቆ ከፍተኛ የ"ጽዳት" መስፈርቶችን ሲያሟላ

ጥብቅ የቅንጣት ቆጠራዎችን እና የብረት ion ደረጃዎችን በሚፈልጉ መተግበሪያዎች ውስጥ የመስታወት መጋገሪያዎች ጥቅም ላይ በሚውሉበት ጊዜ (ለምሳሌ በሴሚኮንዳክተር ሂደቶች ወይም በጣም ጥሩ ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ ቦታዎች ላይ) ውስጣዊ የጽዳት ሂደቱ በቂ ላይሆን ይችላል። በዚህ ሁኔታ ሴሚኮንዳክተር የጽዳት መርሆዎች ሊተገበሩ ይችላሉ, የተሻሻለ የ RCA ጽዳት ስትራቴጂን በማስተዋወቅ.

የዚህ ስትራቴጂ ዋና ነገር የመስታወትን ሚስጥራዊነት ለማስተናገድ መደበኛውን የ RCA ሂደት መለኪያዎችን ማደብዘዝ እና ማመቻቸት ነው።

• ኦርጋኒክ ብክለትን ማስወገድ;የ SPM መፍትሄዎች ወይም መለስተኛ የኦዞን ውሃ በጠንካራ ኦክሳይድ አማካኝነት የኦርጋኒክ ብክለትን ለመበከል ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል.

• ቅንጣትን ማስወገድ፡በጣም የተሟሟት SC1 መፍትሄ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እና በአጭር የህክምና ጊዜዎች ላይ ኤሌክትሮስታቲክ ማባረር እና ማይክሮ-ኢንከክ ተፅእኖዎችን በመጠቀም ቅንጣቶችን ለማስወገድ እና በመስታወቱ ላይ ያለውን ዝገት ይቀንሳል።

• የብረት ion ማስወገድ;የተዳከመ SC2 መፍትሄ ወይም ቀላል የዲልት ሃይድሮክሎሪክ አሲድ/ዳይት ናይትሪክ አሲድ መፍትሄዎች የብረት ብክለትን በኬላሽን ለማስወገድ ይጠቅማሉ።

• ጥብቅ ክልከላዎች፡-የመስታወት ንጣፍ እንዳይበላሽ ለመከላከል DHF (ዲ-አሞኒየም ፍሎራይድ) በፍፁም መወገድ አለበት።

በተሻሻለው ሂደት ሁሉ፣ ሜጋሶኒክ ቴክኖሎጂን በማጣመር ናኖ መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች የማስወገድ ቅልጥፍናን በእጅጉ ያሳድጋል እና ላይ ላዩን ለስላሳ ነው።

ማጠቃለያ

የሲሊኮን እና የብርጭቆ መጋገሪያዎች የጽዳት ሂደቶች በመጨረሻው የትግበራ መስፈርቶች ፣ በቁሳዊ ባህሪዎች እና በአካላዊ እና ኬሚካዊ ባህሪዎች ላይ በመመርኮዝ የተገላቢጦሽ ምህንድስና ውጤቶች ናቸው። የሲሊኮን ዋፈር ማፅዳት ለኤሌክትሪክ አፈፃፀም "የአቶሚክ ደረጃ ንፅህናን" ይፈልጋል ፣ የመስታወት መስታወት ማፅዳት ደግሞ "ፍፁም ፣ ያልተበላሹ" አካላዊ ገጽታዎችን በማሳካት ላይ ያተኩራል። በሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ የመስታወት ማሰሪያዎች ከጊዜ ወደ ጊዜ ጥቅም ላይ እየዋሉ በመሆናቸው የጽዳት ሂደታቸው ከባህላዊ ደካማ የአልካላይን ጽዳት ባለፈ ፣የተሻሻሉ እና የተበጁ መፍትሄዎችን እንደ የተሻሻለው RCA ሂደት ከፍ ያለ የንፅህና መስፈርቶችን ማሟላት አይቀሬ ነው።