半导体湿法硫酸去胶工艺的操作流程

半导体湿法硫酸去胶工艺的操作流程

半导体制造过程中的湿法去胶工艺是芯片生产中的关键步骤之一，其中硫酸-双氧水体系是最常用的去胶方法。本文将详细介绍这一工艺的具体操作流程，包括原料准备、设备要求、操作步骤以及后续处理等环节，帮助读者深入了解这一重要工艺的技术细节。

硫酸 - 双氧水体系的操作流程

准备阶段

• 原料准备：依据需要去除光刻胶的硅片数量、光刻胶的种类和厚度估算所需硫酸和双氧水的用量。一般要确保溶液量能完全浸没硅片为佳。硫酸的浓度通常选用在98%左右的浓硫酸，因为高浓度的硫酸氧化性强，有助于提高去胶效率。双氧水的浓度一般为30%左右，这是工业生产和实验室中常见的浓度规格。材料选择时要注意选用高纯试剂，以避免杂质与光刻胶或硅片发生不良反应。
• 设备准备：选用匹配生产规模的反应容器，小型研发机构或实验室可使用玻璃容器或者耐腐蚀的聚四氟乙烯（PTFE）材质的容器，大规模生产工厂可能会使用不锈钢反应釜（需具备耐强酸腐蚀的内衬或者涂层）。还需要配套能够精确控制温度的加热设备，如油浴锅或者带有温度控制系统的电加热板，因为反应需要保持在100 - 150摄氏度之间。此外要准备好用于盛放和搅拌溶液的辅助设备，如磁力搅拌器及配套的搅拌子，以确保溶液混合均匀。

去胶处理阶段

• 溶液混合：按照1:1至1:4的比例小心地将双氧水缓慢加入到硫酸中，此过程会放出大量的热，要注意在通风良好的环境下操作并且要使用防护装备（如面罩、耐酸手套等），防止溶液飞溅造成伤害。混合搅拌要持续进行，直到溶液达到均一稳定的状态，确保反应充分进行。
• 硅片浸入：将装有硅片的特制夹具（夹具一般为石英或者塑料材质，防止与硫酸发生反应并且避免对硅片造成刮擦）缓慢放入混合溶液中，同时开始计时。硅片要完全浸没在溶液中，确保光刻胶能够全面接触到溶液中的氧化剂成分，便每一部分光刻胶都能被有效氧化分解。
• 反应监测：在反应过程中需要持续监测反应温度和时间。可以借助接触式温度计或者非接触式的红外温度传感器来检测温度，保证反应在100 - 150摄氏度范围内进行。同时通过预实验确定目标去胶时间，通常约为十分钟，但可根据实际光刻胶的去除情况进行微调。如果发现光刻胶已经完全去除（可通过肉眼观测硅片表面洁净度或者借助光学显微镜进行微观检查），可提前结束反应。

后续处理阶段

• 清洗：反应结束后，使用特制的工具（如石英镊子等）将硅片从溶液中取出，随后迅速放入大量的去离子水中进行清洗。清洗过程可以采用浸泡、冲洗或者超声清洗（超声清洗时要控制好超声功率和时间，一般功率为100 - 300W，时间为1 - 5分钟，避免对硅片造成损伤）等方式，以彻底清除硅片表面残留的硫酸、反应产物以及未反应的光刻胶碎片等。
• 干燥：清洗后的硅片可放入真空干燥箱或者使用高纯氮气进行吹干处理，防止烘干过程中水分残留对硅片造成污染。在烘干过程中，要控制好干燥温度（一般为60 - 100摄氏度）和时间（约10 - 30分钟），确保硅片完全干燥又不会因为高温或者长时间烘烤遭到损坏。