等離子體清洗機能使硅片表面親水的原因

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-10-26

當今社會已經(jīng)進入了電子信息時代，微處理芯片的發(fā)明徹底改變了世界，微電子、信息技術的水平已經(jīng)被視為一個國家現(xiàn)代化水平高低的重要標志。硅經(jīng)過提純加工成單晶硅片，就是生產(chǎn)集成電路芯片的片基。親水性和疏水性是硅片的重要物理性質(zhì),對硅片的后期加工起著重要的作用。當硅片本身的親疏水性無法達到加工制造的要求時,就要對硅片進行親疏水處理,使其滿足加工制造的要求。

硅是地殼中含量僅次于氫和氧的元素，它通常以化合物的形態(tài)存在于大自然中?，F(xiàn)代，以硅為主的半導體材料已經(jīng)是微電子信息產(chǎn)業(yè)和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)最主要的基礎功能材料,在國民經(jīng)濟和軍事工業(yè)中占有很重要的地位。硅片作為芯片的片基,在進行電路集成之前要進行一系列的準備工作。硅片的親疏水處理就屬于前期準備范疇。表面的浸潤性與許多物理化學過程,如吸附、潤滑、粘合、分散和摩擦等密切相關。

硅片的親疏水表征

當硅片經(jīng)清洗處理后表面不沾水分子時稱為疏水處理,反之表面吸附水膜時為親水處理。純凈的硅片表面是疏水性的。從能量觀點看,疏水性表面屬低能表面,這時硅片表面張力小于水分子表面張力。親永性表面則屬高能表面,這時的硅表面張力大于水分子表面張力。

硅本身具有疏水特性，表面能較低。為了能讓硅片表面呈現(xiàn)親水的特性，則必須提高硅片的表面能。

硅片親水處理一等離子清洗

等離子清洗技術

等離子體是物質(zhì)的一種狀態(tài)，區(qū)別于固體、液體或氣體，叫做物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體的“活性”組分有以下幾種：離子、電子、活性基團、激發(fā)態(tài)的核素（亞穩(wěn)態(tài)）、光子等。

等離子體清洗機其原理為在機器內(nèi)真空腔中通過高壓射頻電源產(chǎn)生高能的無序等離子體，并轟擊被清洗物表面以完成清洗。采用等離子體清洗機處理硅片還能夠有效去除硅片表面雜質(zhì)和其他化學成分且無需干燥處理。

等離子清洗包括物理反應和化學反應兩個方面：一方面利用高能粒子流轟擊硅片表面，使晶圓表面吸附的雜質(zhì)解吸；另一方面是利用活性粒子(如自由基)與硅片表面的沾污發(fā)生化學反應并生成易揮發(fā)的物質(zhì)，然后利用真空泵系統(tǒng)將生成的易揮發(fā)物質(zhì)帶走。

等離子體清洗機能使硅片表面親水的原因是含有大量活化物質(zhì)的氧等離子體作用于硅片表面,能夠破壞其Si-O-Si共價鍵，令硅片的表面產(chǎn)生親水的-OH基團，從而改變硅片表面的親水性能。

等離子清洗硅片親水的一些應用

等離子清洗可以去除硅片表面可能殘留的顆粒物質(zhì)，并增強硅片拋光面的表面活性，在后續(xù)的加工步驟中能和其他材質(zhì)進行更好的粘合。
為使SU-8更均勻的鋪在硅片上，勻膠前可以先用等離子體清洗機清洗下硅片，增加硅片的親水性，進一步提高與光刻膠SU-8間的粘附力。

利用等離子體清洗機清洗硅片表面，除了能提升表面的潔凈度外，還能通過在硅片表面引入親水基團的方式，從而實現(xiàn)硅片表面親水。