Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Нанотехнологии, Химия
Размещена 15.12.2017. Последняя правка: 15.12.2017.

Жидкостная химическая очистка керамических подложек

Цветкова Анастасия Андреевна

студент

Томский Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

кафедра Физической Электроники

Научный руководитель: Чистоедова Инна Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры Физической Электроники, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники; Цветкова Анастасия Андреевна, студент 4 курса, кафедра Физической Электроники Томского университета систем управления и радиоэлектроники; Койшыманова Сымбат Сериковна, студент 3 курса, кафедра Физической Электроники Томского университета систем управления и радиоэлектроники


Аннотация:
Приводятся результаты исследований удельного сопротивления воды после очистки керамических подложек в различных химических растворах при разных параметрах окружающей среды. Показано, что наилучшая степень очистки достигается в перекисно-аммиачном растворе при температуре 23,3°С и влажности воздуха 18%


Abstract:
The results of investigations of the resistivity of the water after the cleaning of ceramic substrates in different chemical solutions under different environmental parameters. Shows the best degree of purification is achieved in a peroxide-ammonia solution at the temperature of 23.3°C and humidity of 18%


Ключевые слова:
Химическая очистка; керамика; ситалл; поликор; деионизованная вода

Keywords:
Chemical cleaning; ceramic; sitall; polikor; deionized water


УДК 53.044

Введение

Загрязнение на подложке с толщиной всего в несколько атомных слоев, может воспрепятствовать хорошему сцеплению, т.е. образованию хорошего окисного слоя и сильно ослабить адгезию. Даже мельчайшие посторонние частицы оказывают существенное влияние на качество пленки. Загрязнения могут химически взаимодействовать с материалом пленки [1].

Для повышения качества наносимых покрытий необходимо удалить имеющуюся на подложке пленку загрязнений, т.е. очистить поверхность подложки. Технологически чистой считается поверхность, на которой концентрация примесей не препятствует получению заданных значений параметров микросхем и их элементов.

Вид очистки зависит от материала подложки, количества и состава поверхностных загрязнений [2].

Химическая очистка предусматривает разрушение загрязнений или поверхностного слоя очищаемого объекта в результате химических реакций.

В микро- и наноэлектронике широкое применение в качестве растворов для очистки керамических подложек нашли такие соединения, как азотная кислота (HNO3), соединение азотной кислоты и фтористо-водородной в равных пропорциях (HNO3+HF), шестипроцентный раствор гидроксида калия (KOH-6%), перекисно-аммиачный раствор (Н2О2:NH4OH:Н2О = 1:1:4 и Н2О2:NH4OH:Н2О = 0,5:2:10), а так же изопропиловый спирт.

Цель работы:

  • исследовать химический способ очистки керамических подложек в кислото- и щелочносодержащих растворах и в изопропиловом спирте.

Задачи исследования:

  1. провести жидкостную химическую очистку керамических подложек;
  2. дать рекомендации по применению выбранных растворов очистки керамических подложек.

Актуальность.

Химическая очистка керамических подложек имеет решающее влияние на получение различных структур и микроэлектронных изделий на их основе. Качество очистки определяется выбором среды и составом химического раствора. Так же на качество очистки большое влияние оказывают температура и влажность воздуха. Работа посвящена исследованию влияния этих факторов, в этом и заключается актуальность работы.

Методика эксперимента

В качестве образцов исследования использовались подложки из керамики марки 22ХС, ситалла марки СТ-50-1, поликора марки ВК-94.

Подложки помещались в химические растворы и выдерживались в них в течение 20 минут.

Далее подложки промывались в деионизованной воде.

Качество очистки подложек проверялось по удельному сопротивлению деионизованной воды. Подложки помещались в емкость с деионизованной водой и измерялось сопротивление воды с помощью омметра GDM-8145: два электрода располагались на расстоянии 1 см друг от друга и опускались в воду на глубину 0,5 см. Схема эксперимента по измерению сопротивления деионизованной воды представлена на рисунке 1.

Схема эксперимента по измерению сопротивления деионизованной воды.
Рисунок 1 – Схема измерения сопротивления деионизованной воды

Результаты работы и их анализ

Очистка керамических подложек проводилась в растворах следующего состава:

1) HNO3 ;

2) HNO:HF = 1:1;

3) KOH (6%);

4) Изопропиловый спирт (ИПС);

5) H2O2:NH4SO4:H2O= 1:1:4;

6)  H2O2:NH4SO4:H2O = 0,5:2:10.

В ходе экспериментов изменялись условия окружающей среды: температура и влажность воздуха. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1  Результаты измерений удельного сопротивления воды при различных растворах очистки

Раствор очистки

Образец №1

(керамика 22ХС)

, МОм

Образец №2

(ситалл СТ-50-1),

, МОм

Образец №3

(поликор ),

, МОм

Т=22,4

Т=23,3

Т=22,4  

Т=23,3  

Т=22,4  

Т=23,3  

 

0,338

0,408

0,143

0,121

0,16

0,235

 

0,215

0,268

0,148

0,196

0,23

0,232

KOH (6%)

0,172

0,199

0,114

0,135

0,113

0,135

ИПС

0,037

0,044

0,048

0,051

0,128

0,172

 

(1:1:4)

0,357

0,44

0,578

0,69

0,51

0,53

 

(0,5:2:10)

0,689

0,71

0,537

0,58

0,725

0,72

Эксперименты показали, что в каждом из выбранных химических растворов происходит удовлетворительная очистка керамических подложек. Удельное сопротивление деионизованной воды составило, близкое к сопротивлению деионизованной воды класса «очищенная вода».

В зависимости от содержания в деионизованной воде ионных примесей – общего содержания растворенных солей – ее подразделяют на три класса: ультрачистая, чистая и очищенная вода, каждый из которых имеет свой диапазон удельного сопротивления [4].

Для достижения максимальной чистоты подложек рекомендуется использовать химический раствор в составе =(0,5:2:10). В ходе эксперимента было выявлено, что при очистке подложек в данном растворе три образца имеют наибольшее удельное сопротивление, равное  (близкое к сопротивлению чистой деионизованной воды .

Так же свое влияние на качество очистки оказывают температура и влажность воздуха. При температуре воздуха Т=22,4  и влажности  сопротивление воды составило , а при Т=23,3  и влажности  – . Исходя из полученных результатов очистку керамических подложек рекомендуется проводить при более высокой температуре и пониженной влажности.

Библиографический список:

1. Шмаков, М. Школа производства ГПИС. Очистка поверхности пластин и подложек / М. Шмаков, В. Паршин, А. Смирнов // /Технологии в электронной промышленности – 2008. – №5. – С. 77-78.
2. Макарова, Ю.С. Отработка режимов предварительной очистки подложек по критерию угла / Ю.С. Макарова, Д.Д. Васильев // Всероссийская научно-техническая конференция студентов Студенческая научная весна 2015: Машиностроительные технологии. – Москва: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, 2015.
3. Свертков, Е.В. Метод сравнительной оценки степени чистоты кремниевых подложек / Е.В. Свертков, С.Н. Шишпанов // Студенческая научная весна 2011: Машиностроительные технологии. – Москва: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, 2011.
4. Черкасов, С.В. Деионизованная вода: очищенная, чистая и ультрачистая вода [Электронный ресурс]/ С.В. Черкасов // Мировые водные технологии. – Режим доступа: http://wwtec.ru/?id=548 (дата обращения: 07.11.2017)




Рецензии:

28.12.2017, 16:41 Мухуров Николай Иванович
Рецензия: Статья соответствует уровню студента. Название статьи общее и не отражает конкретную цель работы. Предлагается название Сравнительный анализ технологических режимов жидкостной химической очистки керамических подложек. использовать термин электрическое сопротивление. Представить чувствительные элементы и приборы для контроля температуры и относительной влажности, и точности измерения их значений. В таблице не указаны величины относительной влажности. необходимо привести значения электросопротивления не для двух температур, а в диапазоне температур. Усредненные результаты должны быть по нескольким измерениям температур и относительной влажности, а не по одному измерению. Чем обеспечивалась и поддерживалась точность измерения температуры до 0,1 С? После соответствующих исправлений будет сделан правильный вывод, а не абстрактный без конкретных значений "Исходя из полученных результатов очистку керамических подложек рекомендуется проводить при более высокой температуре и пониженной влажности". Статья требует правки и последующего рассмотрения.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх