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微电子工艺清洗技术的应用分析

作者【佚名】   来源【道义论文网】   发布时间【2018-06-27 21:56:58】   点击量【

  摘 要:当前的社会是一个高速发展的社会,其主要依赖的就是科技的进步。而在当前的科技中,最为高端的就是微电子产业。其承载的主要作用就是制作一些精密的电子仪器。尤其是手机,电脑一类,但是在进行微电子产品制作的时候,却存在着很多的问题,其中主要是对于硅片的清洗工作。因为微电子中使用的硅片一般体积较小,这就让清洗的工作变得非常的困难。如果更好的进行硅片的清洗就成为了当前最为重要的一个课题。本文就从当前的微电子清洗情况进行探究,来得出如何更好的在微电子工艺领域进行清洗技术的应用。


  关键词:微电子行业;新型湿法清洗工艺;应用


  在当前来看,微电子工艺主要的用途就是将一些精密仪器变得更加的微型,更加的精密。但是,在微电子工业的生产中,却常常存在着一个问题,那就是硅片的清洗较为困难。这主要是因为硅片的清洗在微电子产品的生产中是非常重要的一个部分。因此就需要强化硅片清洗的能力,才能够保证工厂正常的运行。


  一、微电子工艺清洗的必要性


  众所周知,微电子工艺最核心的部分就是硅片的运用,这些硅片就是微电子核心最基础的组成部分,其主要承载的就是运行和储存的任务。因此,在进行硅片处理的时候,是一定要小心的。而且,许多的公司在得到硅片的时候,都是硅片的原始状态,这样原始状态的硅片其实是非常难以进行运用的。因为其不仅质量参差不齐,更是有着许多的污渍。这些污渍会严重的影响到硅片的使用,让一些硅片无法发挥作用。因此就需要对硅片进行清洗,但是这种清洗却不是简单的清洗。因为硅片是一种较为脆弱的电子元件,如果单纯的使用水流冲洗,那么就会对硅片造成致命的损伤。所以,就需要采用特殊的办法去清理硅片上的污渍,这样才能够让硅片得以保存完好,并且付诸使用。因此,如何清洗硅片一直是微电子公司最头疼的问题。因为硅片上的污渍是分为很多的类型的,不可能都采用同一种方法进行清洗。因此就需要采用特别多的方法进行清洗,这也极大的耽误了工作的效率。所以就需要进行清洗技术的升级,这样才能够提高工作的效率,接下来笔者就为大家介绍污染物的种类有哪些。


  二、污染物的類别


  在当前来看,硅片外部形成污染物的种类其实有很多种,但主要的原因还是因为硅片属于电子元件的一种。其外部是有着很多的自有磁场,这些磁场会对空气中的一些污染物进行自然的吸纳,从而就导致了硅片内部出现了很多的污染物,这些污染物会极大的影响硅片的使用。因此在进行清洗之前,最先需要做的就是辨别污染的类型。


  (一)分子型污染物


  分子型污染物是硅片表面最常见的一种污染物。其主要的产生原因分为两个部分,一个是必然性原因,一个是偶然性原因。必然性原因主要是因为硅片在制作的时候是必须要进行打磨和抛光处理,这样的方法就造成了整个硅片的内部会残留一部分有机质,这些有机质可能是硅片材质的碎屑,也可能是打磨机器的碎屑。总体而言这一类是不可避免的,在没有清洗之前必然存在的。另一类是人们在进行硅片处理时,或者运输时,导致手指或者其他的肢体对硅片进行了触碰。手指或者肢体表面上的有机质就会有残留在硅片内部,这也就导致了分子型污染物的出现。


  (二)离子型污染物


  微电子加工经常会用到刻蚀工艺,来自刻蚀溶液的离子型污染物会吸附在硅晶体的表面。其中,对硅晶体产生重大侵害作用的是碱金属离子。一旦集成电路中存在被碱金属离子污染的电子器件,在电场或者高温环境下,半导体空间极有可能会出现电荷层反型或者泄露的情况,导致电路故障的产生。


  除了这两种类型的污染物之外,还有其他类型的污染物。其形成的原因也是多种多样的,为了保证硅片的清洗能够做的更好,就需要发展全新的清洗技术,才能够保证硅片得到有效的清洗。


  三、微电子行业新型湿法清洗工艺的应用


  为了保证集成电路的性能,必须有效清除硅晶体表面附着的污染物和有害杂质。我们经常采用的清洗方法有兆声清洗、全封闭清洗、干法清洗和湿法清洗等。湿法清洗是一种新型的清洗工艺,清洗效果较为突出。下面就湿法清洗做一简单介绍。


  (一)RCA清洗工艺


  RCA清洗工艺对裸露的硅晶体或者表面附有氧化膜的硅晶体表面吸附的污染物有很好的清除效果。我们会按照一定的比例把H2O2和NH4OH混合成碱性溶液或者把过氧化氢与盐酸一起配制成酸性溶液。过氧化氢有很强的氧化作用,NH4OH溶剂的融合作用也很明显,在持续的氧化和融合效应下,硅晶体表面的颗粒和重金属污染物会被有效清除。然后为了保证清洗的效果,也可以使用浓度很小的盐酸溶液来去除重金属污染物和颗粒的残留物,同时保证硅片表面的光滑度,减少对环境的污染。


  (二)RCA清洗工艺的改进


  随着硅晶体用量的增加和应用领域的拓展,人们对清洗工艺的要求也越来越高,经过人们的科研创新,RCA清洗工艺获得一定的改进,清洗效果更加明显。


  RCA清洗工艺对硅片表面附着的颗粒和锌金属污染物的处理效果明显,但是对铜和铁金属污染物的清洗效果非常不理想。人们就改进了RCA清洗工艺,研制了CSE溶液,即按照一定的比例制成硝酸、氢氟酸和过氧化氢的混合溶液,对硅化合物产生强腐蚀作用,无论硅晶体表面呈现亲水性还是疏水性,都可以有效清除表面的各种污染物,包括铜金属和铁金属污染物。然后再将HNO3和浓度较低的HF溶液混合起来,清除铜、铁等金属污染物的残留物。


  (三)湿法清洗需要注意的事项


  用湿法清洗工艺清除硅晶体表面污染物的时候,需要根据材质的不同采取不同的腐蚀溶液,如果操作不当,也许会对硅晶体上其他的膜层产生影响,不利于电子器件性能的稳定。另外,采取湿法清洗工艺清洗污染物时,要注意污染物的类型,然后再选择浸润的时间。如果污染物杂质是氧化物,则需要较长时间的浸润过程,而对其他污染物类型清洗的时候,可以先做片子,然后根据结果再确定具体的浸润时间。


  除此之外,还可以采用单片清洗法,该种方式依然是现阶段下半导体厂家最为常用的一种清洗设备,但是此类设备沾污去除率不甚理想,究其根本原因,是由于在清洗过程中,采用的是纯净水与高纯化学试剂,但是沾污依然会停留在清洗液之中,容易造成二次污染。基于此,研究人员成功研发出了HF/O3旋转式清洗法,该种清洗方式可以去除表面的金属沾污、颗粒等等,应用前景非常好。


  结语


  如何实现微电子业的节能并降低排放,以及实现效率提高、制造成本降低,对环境保护和国民经济可持续发展有着极其重要的作用和意义。综上所述,微电子工业的发展对半导体和集成电路的性能提出了更高的要求,新型湿法清洗工艺可以有效去除包括铜、铁等重金属污染物在内的各种污染物,保证电子器件的质量和性能的稳定性,有着传统清洗工艺所无法取代的优势,在微电子工业中应用非常普遍。


  参考文献:


  [1]张瑾,杜海文.宽禁带半导体材料清洗技术研究[J].电子工艺技术, 2006(04).


  [2]韩恩山,王焕志,常亮,胡建修.微电子工业中清洗工艺的研究进展[J].微电子学,2006(02).





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