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| 發表時間：2022-10-26

當今社會已經進入了電子信息時代，微處理芯片的發明徹底改變了世界，微電子、信息技術的水平已經被視為一個國家現代化水平高低的重要標志。硅經過提純加工成單晶硅片，就是生產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,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存在于大自然中。現代，以硅為主的半導體材料已經是微電子信息產業和太陽能光伏產業最主要的基礎功能材料,在國民經濟和軍事工業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

等離子體是物質的一種狀態，區別于固體、液體或氣體，叫做物質的第四態。等離子體的“活性”組分有以下幾種：離子、電子、活性基團、激發態的核素（亞穩態）、光子等。

等離子體清洗機其原理為在機器內真空腔中通過高壓射頻電源產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生化學反應并生成易揮發的物質，然后利用真空泵系統將生成的易揮發物質帶走。

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，并增強硅片拋光面的表面活性，在后續的加工步驟中能和其他材質進行更好的粘合。
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，從而實現硅片表面親水。