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微电子工艺清洗技术分析

【摘要】随着科学技术的发展,我国的微电子技术得到了快速发展,使电子元件的集成程度越来越高,给微电子器件的清洗工作带来了很大的挑战,其清洗质量对电子设备的质量也会造成严重的影响。对此,本文对微电子工艺清洗方法的现状进行了分析,并提出了有效的清洗对策。

【关键词】微电子设备;清洗技术;干法清洗

现阶段,我国的微电子技术的迅速发展使电子设备向微型化、集成化方向发展,这导致微电子器件的清洗工作越来越复杂,其清洗质量也会影响电子元件的质量和使用寿命。因此,提高微电子工艺的清洗技术水平具有十分重要的意义。

1微电子工艺清洗技术的原理

微电子产品在生产加工过程中会因各种因素的影响导致产品受到污染。一般情况下,这些污染物会通过物理吸附或化学吸附等方式存留在产品表面,对产品的质量和使用寿命会造成严重的影响。例如,在生产硅片时,一些污染物的离子或粒子会存留在硅片表面或氧化膜中。这主要是因为生产加工过程中,硅片的化学键受到了破坏,加剧了污染物的吸附力度。这种情况给硅片的清洗工作带来了很大的难度。目前,我国使用的微电子清洗手段主要有两种,即干法清洗和湿法清洗。

2微电子工艺清洗技术的现状

随着微电子技术的发展,微电子器件具备高精密等特点,电子元件的价值比较高,电子元件中存在污染物会严重影响其质量和使用寿命。因此,微电子器件的清洗工作十分重要。微电子工艺清洗法最早由美国发明并实施的,主要使用的是湿法,可利用有机溶剂或化学溶剂与污染物发生反应,并通过物理作用来达到清洗的目的,但部分化学溶剂会与电子元件发生反应,对电子元件造成损伤,因此,在清洗时要根据电子元件的材料来选择合适的溶剂。另外,干法清洗方式与湿法清洗方式相对应,主要以等离子技术和气相技术为主,这种清洗方法不会对电子元件造成损伤,但清洗效果不如湿法清洗技术,一些金属氧化物无法清洗干净。

3微电子工艺清洗技术的应用

3.1湿法清洗技术。3.1.1化学溶剂清洗法。在利用化学溶剂对微电子器件进行清洗时,其清洗效果取决于溶剂的选择。一般情况下,常见的化学溶剂包括氧化剂、合成洗涤剂、氨水、双氧水等。其清洗工序要进行严格的把控,例如,在使用氨水进行清洗时,可以有效清洗电子元件表面的金属化合物,但会对电子元件造成损伤,因此,在进行清洗时,要严格控制化学反应时间与化学溶剂的浓度,在保证电子元件质量的前提下提高清洗效果。3.1.2机械清洗法。机械清洗法具有较强的限制性,在清洗电子元件表面残渣或颗粒时具有较强的实效性,这种清洗方法在国外得到了广泛应用。按照性质来划分,机械清洗分为手工清洗和机械清洗两种。其中,手工清洗法的成本比较低,由清洗人员用镊子夹取带有有机溶液的棉球,对硅片表面带有污染物的地方进行清洗,从而达到清洗的效果,但这种清洗方法加大了硅片表面划伤的可能,会影响电子元件的质量。而机械清洗法则是采用的是高压擦片机和机械擦刷机等机械,可以有效清洗电子元件上的污染物,相比于手工清洗法来说,机械清洗法对电子元件造成损伤的可能性较小,但成本要高于手工清洗法。3.1.3溶液浸泡法。溶液浸泡法是目前湿法清洗技术中最常用的方法,将硅片放置溶液中进行浸泡,可以有效清除硅片表面的污染物。其工作原理与化学溶剂清洗法类似,都是与硅片表面的污染物发生反应,以达到清洗的效果。溶液浸泡法只能清洗较为简单的污染物,对金属化合物等污染物的清洗效果比较差,因此,在进行清洗工作时,还需要进行加热、搅拌等辅助工作,以达到清洗的目的。3.1.4旋转清洗法。旋转清洗法是一种综合性比较强的清洗技术,将化学溶剂法、机械清洗法进行有机结合,可以有效清洗硅片表面的污染物。清洗原理为:旋转清洗法通过机械的方法,使硅片保持高速旋转,在这种情况下,向硅片表面喷洒清洗液,使清洗液与硅片表面的污染物发生化学反应,溶解硅片表面的污染物,从而完成清洗工作。另外,由于硅片处于高速旋转状态,在离心力的作用下,将溶解后的污染物脱离硅片的表面,可以有效防止污染物对硅片表面的二次污染,从而有效保证清洗质量。3.2干法清洗技术。干法清洗技术与湿法清洗技术相对应,湿法清洗技术主要靠清洗液来对微电子器件进行清洗,而干法清洗技术一般不使用溶液来进行清洗。但部分干法清洗技术需要使用少量的溶液,因此,根据其性质划分,又有半干法和全干法两种。3.2.1气相清洗法。气相清洗法是半干法的典型代表,在进行清洗工作时需要加入部分溶液,使其与硅片表面的污染物相互作用,从而达到清洗效果。气相清洗法常使用的溶液为氢氟酸(HF),对电子元件上的氧化膜具有很强的清洗作用。其工作原理为,在常压下利用氢氟酸气体来控制湿度,先使电子元件保持低速旋转,再使其高速旋转,达到脱水的效果,通过氢氟酸蒸气来进行清洗,具有广阔的发展前景。另外,在负压下进行清洗,可有效对电子元件的沟槽进行清洗。3.2.2等离子清洗法。利用等离子技术进行电子元件清洗,可以有效达到去胶的效果。目前,被广泛应用于干法去胶工作中。这种清洗方法比较简单,不会对环境造成污染,而且去胶效率高,可以有效避免对硅片表面造成损伤,清洗成本也比较低。但这种清洗方法并不适合所有清洗工作,很难去除金属化合物等污染物,因此,还需要不断加大技术创新,以满足清洗工作的需要。3.2.3束流清洗技术。所谓的束流清洗技术就是利用束流状的能量流与硅片表面的污染物相互作用,从而达到清洗效果。常用的束流方式为激光束流、微集射束流等方式。其工作原理为,将能量流冲击在污染物表面,瓦解污染物与硅片表面的吸附力,使污染物脱离硅片表面,从而达到清洗的效果。

4微电子工艺清洗技术应注意的问题

(1)电子元件具有集成度高、价值量大等特点,在使用化学溶剂进行清洗时,化学成分会与电子元件发生反应,对电子元件的质量和使用寿命造成严重的影响,进而造成严重的经济损失。对此,在使用化学溶剂进行清洗时,要对化学溶剂的成分以及电子元件的材料进行综合分析,在保证电子元件质量的前提下进行清洗工作。(2)部分清洗技术会对电子元件的表面造成损伤,因此,需要改进清洗技术,降低对电子元件的损伤程度,保障电子元件的价值。(3)大多数清洗技术只能满足单一清洗需求,严重限制了为电子器件的清洗质量。对此,要求相关人员加大技术创新,对现有的清洗技术进行优势整合,从而提高清洗水平。

5结论

微电子产品在生产加工过程中,会因为各种因素的影响,使电子元件的表面沾有污染物,影响电子元件的质量和使用寿命,因此需要对电子元件进行清洗。目前,我国主要以湿法清洗手段为主,但清洗技术发展缓慢,清洗效率不高。需要相关技术人员创新清洗技术和方法,从而提高微电子器件的清洗效率。

参考文献

[1]贾松.论微电子工艺中的清洗技术现状及展望[J].科技风,2015(15):215.

[2]温晓霞.微电子工艺中的清洗技术现状与展望[J].电子技术与软件工程,2015(05):130.

[3]郭龙.微电子工艺中的清洗技术现状与展望[J].电子制作,2012(11):58.

作者:杨丹凤 单位:湖南省长沙市第一中学

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