ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА МАТЕРИАЛОВ

Технологический процесс удаления нежелательных примесей из материала или отделения материала от примесей. Современная электроника предъявляет особенно высокие требования к чистоте применяемых материалов, так как именно от чистоты исходных веществ во многом зависит качество и надёжность работы электронных приборов. Эти требования относятся не только к материалам, идущим на изготовление собственно электронных приборов, но и к вспомогательным материалам, широко используемым в технологии электронного приборостроения: кислотам, щелочам, солям, органическим и металло-органическим соединениям, газам и другим. В электронном приборостроении потребляется более 2000 видов материалов, в т. ч. около 500 особо чистых, не считая реактивов для химических анализов.

Многочисленные исследования показали, что истинные электрофизические свойства материалов начинают проявляться при суммарном содержании в них примесей не более 10 —10~6%. Начиная с этого уровня и ниже примеси называются микропримесями. Отдельные виды примесей оказывают на свойства материалов значительно более сильное влияние, чем все остальные. Такие примеси получили название лимитируемых, а требования к чистоте вещества по этим примесям более жёсткие, чем к общей чистоте материала.

Вещество (материал) называется высокочистым, если суммарное содержание примесей в нём не превышает 10~4%, а содержание лимитируемых примесей находится на уровне ниже 10%. До настоящего времени не существует единой классификации веществ по степени чистоты, что обусловлено спецификой и постоянно изменяющимися требованиями к ним. В зависимости от назначения (использования) в электронной технике особо чистые вещества можно подразделить на основные, вспомогательные (исходные) и материалы общего технологического назначения.

К основным материалам относятся монокристаллический кремний, германий, ПП соединения и другие, являющиеся базой для изготовления ИС и ПП приборов. Вспомогательные (исходные) вещества включают особо чистые галогениды, гидриды и газовые смеси на их основе, металлоорганические соединения, некоторые элементы. Эти вещества используются для выращивания и легирования ПП и эпитаксиальных структур. В процессе изготовления ПП приборов и ИС кристаллы ПП подвергаются резке, шлифованию, полированию, травлению, фотолитографии и другим операциям, в которых широко используются материалы общего технологического назначения - химические реактивы, органические растворители, инертные газы, вода и другие. Широкая номенклатура применяемых в электронной технике материалов (веществ) обусловила и разнообразие используемых методов их очистки, которые по природе лежащего в их основе явления или эффекта можно разделить на химические и физико-химические.

К химическим методам, используемым наиболее часто при глубокой очистке практически всех материалов, относятся окислительно-восстановительные реакции, осаждение и со-осаждение, химические транспортные реакции, основанные на различии в константе равновесия или константе скорости реакции основного вещества и примеси с третьим компонентом.

К физико-химическим методам Глубокой очистки материалов относятся дистилляция, простая перегонка, ректификация, сублимация, кристаллизация, магнитная сепарация, экстракция и другое. Для Глубокой очистки материалов применяют также адсорбционные, ионообменные, электрохимические, диффузные и термо-диффузные процессы разделения веществ. Все эти методы основаны на различии составов, свойств или концентраций основного вещества и примесей.

Практика показывает, что Глубокая очистка материалов, как правило, невозможна при использовании только одного из указанных методов; обычно хорошие результаты получаются лишь при применении комбинации различных методов, последовательность реализации которых строго определена. Получение материалов и их очистка должны осуществляться в условиях, максимально исключающих загрязнение материала примесями из окружающей среды или в результате контакта с материалом технологической аппаратуры.

Для этого в процессе очистки используют различные технологические приёмы, сводящие к минимуму возможность такого загрязнения: Глубокой очистки материалов проводится в вакууме или в атмосфере, нейтральной по отношению к очищаемому материалу; технологическую аппаратуру изготовляют из материалов, практически не взаимодействующих с очищаемым веществом. Кардинальным, но не всегда возможным решением вопроса о загрязняющем действии аппаратуры является проведение глубокой очистки вообще без контакта очищаемого материала со стенками аппаратуры. Для Глубокой очистки материалов от взвешенных частиц микронных и субмикронных размеров используют, как правило, ректификацию или комбинацию методов дистилляции и термодиффузии — термодистилляцию.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.