半导体清洗工艺.docx
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1、蓝宝石衬底清洗工艺游游更安康yygjk.taobao 1、 引言2、 污染物杂质分类3、 清洗的设备仪器4、 清洗的工艺流程5、 清洗间的操作标准6、 硫酸溶液的安全使用付星星2023-7-141,引言近二十年来,氮化镓基发光二极管GaN-based LEDs取得了飞跃式进展,并实现了大规模的产业化生产。GaN-based LEDs 由于其高效、节能、环保等优越性能,将取代现有的白炽灯、荧光灯、卤化灯等而成为主流的固态照明工具。然而,同质外延生长所用的高质量GaN 衬底的价格昂贵且远不能满足大规模生产的需求。现有的外延衬底大局部仍是蓝宝石,由于蓝宝石与GaN 材料存在晶格失配和热失配等缺点,这
2、阻碍了GaN 晶体质量的提高,从而导致了GaN 发光器件性能的进一步提高。大量争论说明,图形化蓝宝石衬底Patterned Sapphire Substrate, PSS有利于降低晶体的位错密度和应力释放,从而大大改善GaN 晶体的质量和GaN 基发光器件的性能。目前,世界各国在图形化蓝宝石衬底PSS的制备工艺上还没有一个相对成熟和标准化的清洗方法。中镓半导体科技在蓝宝石衬底的清洗方法上进展了大量的争论和改进。在此,我们对蓝宝石衬底清洗工艺中的仪器设备、工艺流程、操作标准及留意事项等进展了标准和总结。2,污染物杂质分类蓝宝石制备需要有一些有机物和无机物参与完成,另外,在PSS 的制备过程中总是
3、在人的参与下在超净间进展,这样就不行避开的产生各种环境对蓝宝石及 PSS 污染的状况发生。依据污染物发生的状况,大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及其他。(1) 颗粒颗粒主要是一些聚合物,光刻胶及刻蚀杂质等。通常的颗粒粘附在晶片外表,依据颗粒与外表的粘附状况分析, 其粘附力主要是范德瓦尔斯吸引力,所以,对颗粒只要实行物理或化学的方面进展去除, 渐渐削减颗粒与晶片的接触面积,最终将其去除。(2) 有机物有机物杂质在 PSS 制备中以多种形式存在,如人的皮肤油脂,净化室的空气、机械油、机硅树脂真空脂、光刻胶剩余物、清洗溶剂等。每种污染物都对 PSS 的制备过程有不同程度的影响,通常在晶片外
4、表形成有机薄膜阻挡清洗液到达晶片外表,因此,有机物的去除常常在清洗工序的第一步进展。(3) 金属污染物蓝宝石本身的化学机械抛光过程会潜在引入金属污染源。(4) 其他污染物在清洗过程中,也可能会引入污染物,如,SPM 具有强氧化性, 会使有机剩余物被氧化、碳化、硫化等,生成物粘附在晶片外表,不易去除。3,清洗的设备仪器主要以湿法清洗为主,以下是与湿法清洗相关的设备仪器。1 有机溶剂清洗机【苏州华林科纳公司】【用途】循环去离子(DI)水,对蓝宝石进展冲洗;形成局部通风区域,对清洗过程产生的有毒腐蚀性气体进展准时排解。【操作流程】流程操作相对简洁,在此不再强调。【留意事项】(1) 在清洗机内作业时,
5、翻开机器的通风设备,关闭外窗门, 以防止有机溶剂气体集中到清洗间,污染样品,损害操作人员安康;(2) 保持清洗机内的清洁卫生,不摆放除超声设备、烧杯、花篮以外的其他设备。2 超声波/兆声波设备1空化作用 :空化作用就是超声波以 每秒两万次 以上的压缩力和减压力 交互性的 高频变换 方式向液体进展透射。在减压力作用时,液体中产生真空核群泡的现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力,由此剥离被清洗物外表的污垢,从而到达 周密洗净 目的。2直进流作用 :超声波在液体中沿声的传播方向产生流淌的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2 时,肉眼能看到直进流,垂直于振动面产生流淌,流
6、速约为10cm/s 。通过此直进流 使被清洗物外表的微油污垢被搅拌 ,污垢外表的清洗液也产生对流 ,溶解污物的溶解液与液混合 ,使溶解速度加快 ,对污物的搬运起着很大的作用 。【用途】超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而到达清洗目的。【超声频率】3加速度 :液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机,空化作用就很不显著了,这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的 加速度撞击粒子对污物进展超周密清洗 。通常选择从 20kHz 到 30kHz 范围内的清洗频率【清洗温度】一般来说,超声波在 50-85 时,
7、效果最好。3 甩干机【用途】对清洗干净后的蓝宝石样品进展旋转吹干处理。【操作流程】根本工艺流程如下:【留意事项】(1) 设备运行时,腔体内必需放卡塞,否则由于平衡破坏造成设备损坏或精度降低;(2) 晶片必需均匀放置在卡塞内,尽量保证首尾重力平衡;(3) 卡塞放置在腔体内时,片子正面应朝向观看窗一侧;(4) 设备运行中不得试图翻开密封门盖,否则会造成人体损害或机器损坏;(5) 关机重启后,时间间隔 1 分钟以上,否则可能会造成电气损坏; (6)设备运行中,留意去离子水流量不得超过允许值,否则可能由于排放受阻而造成机器损坏;(7) 每次运行完毕后取出片子时,留意卡塞口是否朝上,订正后再取出,否则片
8、子会掉出来;(8) 一旦觉察水路的关联件消灭“漏水”、“滴水”现象应马上关机, 检修后再运行4 烧杯、花篮、样品盒【用途】清洗蓝宝石衬底的关心工具【留意事项】(1) 每天需要在使用超声波的前提下,依次用丙酮、异丙醇、DI 水清洗烧杯和花篮,各 5 min;(2) 样品盒均需依次用异丙醇、DI 水超声清洗,各 10 min,然后用氮气抢吹干;5 DI 水电阻监测计【用途】监测DI 水的纯度4,清洗的工艺流程1 清洗常用的化学试剂n 丙酮ACE【用途】除去有机剩余物,有机颗粒;除去光刻胶。n 异丙醇IPA【用途】溶解丙酮,将有机剩余物溶解。n DI 水【用途】溶解异丙醇,带走剩余物。n SPM:(
9、H SO : H O : H O24222【用途】具有很强的氧化力气,可将金属氧化后溶于溶液中,并能把有机物氧化生成 CO 和水。SPM 可去除外表的重有机沾污和局部2金属,但是当有机物沾污较重时会使有机物碳化而难以去除。n DHF:(HF: (H2O ): H O)22【用途】腐蚀外表氧化层,去除金属沾污n APM(SC-1) : (NH4OH : H O22: H O)2【用途】能除去粒子、局部有机物及局部金属n HPM(SC-2): (HCl : H O22: H O)2【用途】主要用于去除金属沾污2 清洗的工艺流程示意图(A) 投片:丙酮【超声波, 60C/ 10 min】 DI 水【
10、冲洗, 5 min】异丙醇【超声波,60C/ 10 min】 DI 水【冲洗,5 min】SPM【90C, 10 min】 DI 水【冲洗,5 min】DI 水【兆声波,60C/ 10 min】 DI 水【冲洗,10 min】 甩干(B) 返工品 1【涂胶前返工片清洗】:SPM【90C, 10 min】 DI 水【冲洗,5 min】DI 水【兆声波,60C/ 10 min】DI 水【冲洗,10 min】甩干(C) 返工品 2【剩余光刻胶返工片清洗】:旧丙酮【超声波,60C/ 10 min】 丙酮【超声波,60C/ 10 min】 DI 水【冲洗,5 min】 异丙醇【超声波,60C/ 10 m
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