过氧化氢溶液的作用解读 在半导体材料制备中硅晶片清洗

引言

过氧化氢被认为是半导体工业的关键化学品。半导体材料的制备和印刷电路板的制造使用过氧化氢水溶液来清洗硅晶片、去除光刻胶或蚀刻印刷电路板上的铜。用于硅晶片表面清洗的最常用的清洗浴(S(1，S(2或SPM)在其配方中包括过氧化氢[1]。所述浴从硅表面去除颗粒、有机和金属污染物，避免了由污染引起的电不可操作性和少数载流子寿命的降低[2]。为了避免因镀液本身造成的污染，所有成分都需要极高的纯度，因此必须严格控制这些化学物质中的杂质浓度。

半导体设备和材料国际(SEMI)组织是一个全球性的行业协会，为微电子、显示和光伏产业的制造供应链提供服务。该组织促进该领域全球最受尊重的技术标准的发展。在所有受管制的主题中，有些涉及工艺化学品，并指出要被接受为电子化学品。对于过氧化氢的特殊情况，SEMI (30文件是适用的[3]，其中六个不同的电子等级被定义为允许的最大污染物浓度的函数，如表1所示。

尽管通常商业化等级的过氧化氢水溶液已经通过传统的纯化技术(L-L萃取、吸附、膜技术、蒸馏...)为了降低杂质水平[4]，用于电子设备的过氧化氢要求污染物含量非常低。因此，需要超纯工艺从标准级产品中达到电子级要求。

虽然过氧化氢超纯化的技术可行性已经很好地解决了，因为不同电子等级的商业化已经证明了这一点，但是还找不到提示工艺基础的科学论文。因此，专利成为唯一可用的书目来源。

作为过去二十年文献综述的结果，发现了超过25项与过氧化氢纯化相关的专利。根据注意到的参考文献，当需要电子级化学品时，蒸馏、吸附、离子交换和膜技术是最相关的技术。

无论选择哪种技术，尽可能避免环境和材料污染的预防措施是取得成功的关键。洁净室的使用是维持低水平环境的解决方案。

 

预选的膜用于超纯水和掺杂水的初步实验，以便对它们进行比较，并为超纯过程选择最合适的膜。超纯水实验有助于建立渗透通量(Iv)对施加压力(flP)的依赖性。如图2所示，水通量随着压力的增加而增加，获得了具有高相关系数的线性关系。通量的线性演化表明达西定律得到了验证。这条直线的斜率是溶剂渗透率Lp，其定义为Iv除以flP 。

当比较两种膜的渗透产量时，由制造的两种膜(BE和CRM)脱颖而出。其他聚酰胺基膜显示出非常相似的LP值，但它与BE膜的LP值不可比，因为它是BE膜的两倍多。醋酸纤维素膜的CE渗透性介于熊津化学膜和其余聚酰胺膜之间。

当用掺杂水进行实验时，观察到相同的线性关系，并且可以计算斜率。超纯水和掺杂水的溶剂渗透率值在两种基质中非常相似，如表4所示(这两个值之间的一致性是意料之中的，因为与这些低水平溶质浓度相关的渗透压可以忽略不计)，其中还包括文献中报告的其他平板反渗透膜的溶剂渗透率值的一些信息[29-。用掺杂水进行的实验也适用于测定预选膜在低ppm浓度下去除金属的效率。它们的抑制系数(R)由下式定义:

结论

市售RO聚酰胺膜BE(由Woongjin Chemical制造)已成功应用于降低35%工业级过氧化氢的金属含量，压力范围为10-40巴，暴露时间长达64小时。大多数金属的截留系数均高于0.9。

当Kedem-Katchalsky模型用于从工业级到电子级的过氧化氢水溶液的超纯化时，该模型可被认为适合于代表反渗透过程的性能，因为该系统总变化的94.4%可由所提出的模型解释。

审核编辑 黄昊宇