等离子体清洗机能使硅片表面亲水的原因

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-10-26

当今社会已经进入了电子信息时代，微处理芯片的发明彻底改变了世界，微电子、信息技术的水平已经被视为一个国家现代化水平高低的重要标志。硅经过提纯加工成单晶硅片，就是生产集成电路芯片的片基。亲水性和疏水性是硅片的重要物理性质,对硅片的后期加工起着重要的作用。当硅片本身的亲疏水性无法达到加工制造的要求时,就要对硅片进行亲疏水处理,使其满足加工制造的要求。

硅是地壳中含量仅次于氢和氧的元素，它通常以化合物的形态存在于大自然中。现代，以硅为主的半导体材料已经是微电子信息产业和太阳能光伏产业最主要的基础功能材料,在国民经济和军事工业中占有很重要的地位。硅片作为芯片的片基,在进行电路集成之前要进行一系列的准备工作。硅片的亲疏水处理就属于前期准备范畴。表面的浸润性与许多物理化学过程,如吸附、润滑、粘合、分散和摩擦等密切相关。

硅片的亲疏水表征

当硅片经清洗处理后表面不沾水分子时称为疏水处理,反之表面吸附水膜时为亲水处理。纯净的硅片表面是疏水性的。从能量观点看,疏水性表面属低能表面,这时硅片表面张力小于水分子表面张力。亲永性表面则属高能表面,这时的硅表面张力大于水分子表面张力。

硅本身具有疏水特性，表面能较低。为了能让硅片表面呈现亲水的特性，则必须提高硅片的表面能。

硅片亲水处理一等离子清洗

等离子清洗技术

等离子体是物质的一种状态，区别于固体、液体或气体，叫做物质的第四态。等离子体的“活性”组分有以下几种：离子、电子、活性基团、激发态的核素（亚稳态）、光子等。

等离子体清洗机其原理为在机器内真空腔中通过高压射频电源产生高能的无序等离子体，并轰击被清洗物表面以完成清洗。采用等离子体清洗机处理硅片还能够有效去除硅片表面杂质和其他化学成分且无需干燥处理。

等离子清洗包括物理反应和化学反应两个方面：一方面利用高能粒子流轰击硅片表面，使晶圆表面吸附的杂质解吸；另一方面是利用活性粒子(如自由基)与硅片表面的沾污发生化学反应并生成易挥发的物质，然后利用真空泵系统将生成的易挥发物质带走。

等离子体清洗机能使硅片表面亲水的原因是含有大量活化物质的氧等离子体作用于硅片表面,能够破坏其Si-O-Si共价键，令硅片的表面产生亲水的-OH基团，从而改变硅片表面的亲水性能。

等离子清洗硅片亲水的一些应用

等离子清洗可以去除硅片表面可能残留的颗粒物质，并增强硅片抛光面的表面活性，在后续的加工步骤中能和其他材质进行更好的粘合。
为使SU-8更均匀的铺在硅片上，匀胶前可以先用等离子体清洗机清洗下硅片，增加硅片的亲水性，进一步提高与光刻胶SU-8间的粘附力。

利用等离子体清洗机清洗硅片表面，除了能提升表面的洁净度外，还能通过在硅片表面引入亲水基团的方式，从而实现硅片表面亲水。