《精细化工生产工艺（第二版）第12章电子化工材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精细化工生产工艺（第二版）第12章电子化工材料（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、半导体基材,2,概述,1,第十二章 电子化工材料,光致抗蚀剂配套试剂,4,光致抗蚀剂,3,超大规模集成电路用试剂,6,酸和蚀刻剂,5,第十二章 电子化工材料,液晶材料,8,其他高纯物质,7,第一节 概述,1,2,电子化工材料的定义,电子化工材料的分类,广义地说，电子化工材料是指电子工业中所使用的化工材料，即电子元器件、印刷线路板、整机生产和包装用的各类化学品及化工材料。但实际上，往往将电子化工材料狭义的定义为半导体电子元器件、集成电路及印刷线路板行业中使用的专用化工材料，又称为电子化学品。 电子化工材料是信息产业发展的重要支柱，随着现代电子工业的发展而高速发展，其产量和品种都大幅增加。仅以品种
2、而言，电子化工材料已经占到了电子材料的50%以上。电子化工材料已经形成为一个独立的门类。,一、电子化工材料的定义,集成电路用电子化学品； 分立元器件用电子化学品； 彩电生产线及军工用光致抗蚀； 特种气体； 电子封装材料； 硅片研磨用电子化学品； 抛光材料用电子化学品； 印刷线路板专用配套材料； 工艺及表面封装材料； 高纯超净试剂； 表面安装技术（SMT）专用材料； 液晶专用材料； 玻壳专用电子化学品； 其他无机化学品。,二、电子化工材料的分类,第二节 半导体基材,1,2,单晶硅片,砷化镓,3,4,蓝宝石上外延硅片（SOS）,陶瓷基片,1.单晶硅片的生产 2.单晶硅片的磨抛,一、单晶硅片,砷化镓
3、是化合物半导体单晶，由熔融镓和砷蒸气或砷化合物在高温下反应生成砷化镓，然后用水平直拉法得到单晶。主要用于制造发光二极管，也用于其他分立元件或高速集成电路。,二、砷化镓,SOS晶片是在蓝宝石 或尖晶石 等绝缘材料上气相外延生长硅薄膜得到的单晶材料。使用它制作的器件，具有功耗低、开关速度快、抗辐射、抗干扰、温度适应性好、集成度高等特点，但由于制备方法复杂、成本高，目前主要应用于军事目的。,三、蓝宝石上外延硅片（SOS）,以高纯度氧化铝（矾土）为主要原料，经高压成型、高温烧结等工艺制成，具有高纯度、高平整度、微波介电性能优良、耐化学腐蚀等特点，是制造厚膜、薄膜材料的基础材料，也是制造微波用设备的主要
4、原料。,四、陶瓷基片,第三节 光致抗蚀剂,1,2,光刻工艺,光致抗蚀剂的分类,3,光致抗蚀剂的应用,把被加工物品的表面上涂覆上一层抗腐蚀的感光树脂材料涂层，蒙上要制作的图像，利用这种感光材料见光后性质的变化，进行曝光、显影，使要腐蚀的区域裸露出来，然后进行化学或电化学腐蚀，从而得到精细的图案的方法，称为光刻法，或称光化学腐蚀法。,一、光刻工艺,二、光致抗蚀剂的分类,光刻法中所使用的感光树脂材料称为光致抗蚀剂。它属于非银盐感光材料中光聚合体系的范畴。按照反应机理的不同，以及显影时是将曝光还是未曝光的部分除去的区别，光致抗蚀剂有正型和负型之分（表12-1）按照使用时的曝光光源的不同，又可分为可见光
5、致抗蚀剂、紫外光致抗蚀剂和辐射线致抗蚀剂等。,三、光致抗蚀剂的应用,1.印刷线路板用光致抗蚀剂 （1）丝网印刷用光致抗蚀剂 （2）干膜抗蚀剂 （3）液体抗蚀剂 2.集成电路用光致抗蚀剂 （1）紫外光致抗蚀剂 （2）电子束抗蚀剂 （3）X射线抗蚀剂 （4）离子束抗蚀剂,第四节 光致抗蚀剂配套试剂,1,2,去胶剂,干膜显影剂,3,正型光致抗蚀剂显影剂,4,负型光致抗蚀剂显影剂,第四节 光致抗蚀剂配套试剂,一、去胶剂,去胶剂又名剥离剂，在蚀刻电镀加工后，用于将保留的胶膜除去。与显影剂不同的是它要除去的是不溶性的坚硬的抗蚀剂，但又不能破坏底层材料。 去胶有湿法和干法两种。湿法去胶是用强氧化剂、有机溶剂
6、或专用的配套去胶剂等，使光刻胶膜碳化脱落、浸泡溶胀脱落或溶解。干法去胶有等离子体去胶、紫外光照射去胶、通氧气去胶等方法，最常用的是等离子体去胶法。,二、干膜显影剂,用于干膜光致抗蚀剂生产印刷线路板时的显影，就是将曝光后的抗蚀剂层中的可溶部分除去的过程。干膜显影剂共分三类：溶剂型，水溶液型和半水溶液型。使用时将印刷线路板浸入显影剂中一定时间即可。,正型光致抗蚀剂显影剂一般采用无机碱（如氢氧化钠、氢氧化钾）或有机碱的弱碱性水溶液，用来除去曝光部分的胶膜。可以采用浸泡法，也可采用更先进的喷淋法，将高分散的显影剂均匀喷淋于胶膜表面，以减少溶胀，获得更清晰、分辨率更高的图像。,三、正型光致抗蚀剂显影剂,
7、负型光致抗蚀剂显影时，未曝光部分的抗蚀剂被溶解除去，而曝光部分由于分子间交联形成了大分子的不溶性的图像而被保留下来。因此负型光致抗蚀剂的显影剂必须能够容易溶解曝光区的抗蚀剂，而未曝光部分的抗蚀剂则溶解度几乎为零，且不发生膨润现象。,四、负型光致抗蚀剂显影剂,第五节 酸和蚀刻剂,1,2,对半导体用酸和蚀刻剂的要求,印刷线路板用腐蚀剂,在半导体生产过程中，对硅片的清洁度的要求非常高，否则会大大影响器件的成品率。它要求尽量除去化学杂质和尘埃颗粒。随着半导体器件的集成度的提高，这种纯净要求也越来越高。目前，超大规模产品所要求控制的杂质已经超过40项，含量几乎是现有分析仪器的最小检出极限。,一、对半导体
8、用酸和蚀刻剂的要求,二、印刷线路板用腐蚀剂,印刷线路板生产（碱法工艺）中的腐蚀工艺的目的是将覆铜板上的不需要的铜除去，只留下导电的铜线路。常用的腐蚀剂有碱性铵体系、氯化铜体系、氯化铁体系、过氧化氢/硫酸体系和过硫酸铵体系。,详见教材P232,第六节 超大规模集成电路用试剂,1,2,制备工艺和提纯技术,保证质量的环节,一、制备工艺和提纯技术,1.无机试剂 具体的方法有：常减压、共沸、等温等各种蒸馏方法；离子交换树脂提纯；化学洗涤；化学反应；电解；萃取；电渗析；分步冷却法等。其中以常减压蒸馏法最常用，因为此法分离效果好，可适于较大生产规模，容易与其他方法共存。 2.有机试剂 常用的有机试剂有二氯甲
9、烷、甲醇、无水乙醇、异丙醇、乙二醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯乙烷、环己烷等。,1.环境的净化 2.设备材质的选择 3.原料质量的控制 4.过滤的精度 5.后续工艺的管理 为防止产品在精制后的污染，可以采取两种方法：在生产线的终点安装净化器和尘埃颗粒测试仪，并直接灌装；使用时，在试剂入口处加装净化器，以防止运输与存储过程中的污染。,二、保证质量的环节,第七节 其他高纯物质,1,2,高纯特净特种气体,金属有机化合物（MO）,3,高纯金属,一、高纯特净特种气体,在半导体器件或光纤、激光器等产品的生产中，经常要用到各种气体。为保证生产的质量，所使用的气体都应该是高纯
10、特净特种气体。这类气体包括纯气和二元、多元混合气。纯气已发展到100余种，混合气也有17类、300多种、约1000种规格。它们的配套性很强，根据用途有电子级、载气级、发光二极管级、光纤级、VLSI级、ULSI（特大规模集成电路）级和Megibit（兆位）级等气体。,二、金属有机化合物（MO）,使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）工艺，可以生产出超薄多层异质结构和大规模均匀材料、稀土元素化合物半导体材料、微波器件、光器件、光电器件等。此工艺的主要原料是金属有机化合物（MO）。,电子元器件、印刷线路板的生产大约需要用到20余种的高纯金属或其合金材料。一般将纯度99.9%的金属材料称为高纯金属。它
11、主要用作半导体布线材料、半导体器件接线材料、集成电路门电极制备材料、化合物半导体材料、导电浆料和导电胶黏剂的导电材料、掩模板制备材料、铝电解电容器的电极箔，并用于金属膜电阻、显示器件、电真空器件、太阳能电池等。,三、高纯金属,第八节 液晶材料,1,2,液晶的分类,液晶材料,1.依晶型分类 液晶通常可分为层列型、向列型和胆甾醇型三种。 2.依据应用分类 （1）普通液晶材料； （2）宽温度范围用液晶材料； （3）简单矩阵式LCD用液晶材料； （4）有源矩阵式LCD用液晶材料； （5）STN型LCD用液晶材料； （6）强介电液晶材料。,一、液晶的分类,典型的液晶产品如下所示： 1.N-4-丙基苯亚甲基-4-氰基苯肟2.4-戊基-4-甲氧基偶氮苯3.环己基环己烷系列液晶,二、液晶材料,Thank you,
