チップが汚れているとパフォーマンスに影響します。掃除する方法は4つあります。

普段、お皿や野菜、果物、衣類などを自宅で洗っていますか？あなたは、物事を完璧に掃除することにこだわる強迫性障害のタイプですか?もしそうなら、チップを洗いに私たちのところへ来てください。では、チップはどのように洗浄すればよいのでしょうか?もっときれいに洗ってほしいですか？

通常使用するチップはシェルに密封されており、通常はほこりが入り込むことはありませんが、製造工程ではチップが露出します。すると友人が、多少のほこりはあっても大丈夫だけど、あまり汚しすぎないようにね、と言いました。しかし、現実には、ほこりの粒はチップ上の電子デバイスよりもはるかに大きいのです。

例えば、今年 6 月には、有名な携帯電話メーカーが 2nm チップを開発すると発表しました。 2nmチップとは何ですか?チップの長さ、幅、厚さは 2nm ですか?いいえ。 2nm は「フィーチャ サイズ」を表します。簡単に言えば、上記の回路やデバイスの線幅が 2nm であると理解できます。ほこりはどれくらいの大きさですか？ PM2.5 と PM10 は、直径が 2.5 ミクロンと 10 ミクロンの粒子としてよく話題になります。 1 ミクロンは 1000 ナノメートルに相当します。ほこりが入ると、もともと導電性のない部分が導電性になり、チップが使用できなくなる可能性が高くなります。だから、目の中に砂が入るのを我慢してはいけないと言われます。実際、チップに砂が混ざるのは許容できません。もちろん、チップ自体のシリコン素材も砂でできています。しかし、チップが作られた後は、そこに砂を加えることも、その上にほこりを蓄積させることもできません。

チップスは非常に繊細なので、作る際には多くの考慮事項があります。まず第一に、この場所は非常に特殊です。路上ではできません。風ですべてが吹き飛ばされてしまいます。チップを加工する場所は「クリーンルーム」と呼ばれ、通常実験テストを行う場所は「クリーンラボ」と呼ばれます。クリーンラボには、クラス 100、クラス 1,000、クラス 10,000 など、さまざまなレベルがあります。どういう意味ですか？クラス 100 は、1 立方メートルあたり 0.1 ミクロン以上の直径を持つ粒子が 100 個以下であることを意味します。さらに高い基準として、レベル 10 もありますが、10 を超えてはいけません。環境に加えて、清掃も非常に重要であり、チップが汚染されてはなりません。さらに、チップ開発実験では、洗浄工程の多くが手作業で行われます。シリコンウェハーはチップの製造に使用されます。シリコン ウェハーを購入して使用する前に、さまざまな方法で洗浄する必要があります。

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掃除の方法はいろいろあります。より簡単な方法はフラッシング洗浄と呼ばれます。研究室では、チップを容器に入れ、数回洗い流し、水を注ぎ、次に蛇口の下に置き、蛇口を開いて水で洗い流します。もちろん、使用する水も非常にきれいなものでなければならず、脱イオン水を使用する必要があります。つまり、これは水の無駄遣いです。多くの科学研究機関のクリーン実験室では、水道と電気に1日数千元を費やすのが一般的です。もちろん、チップ製造業者はこれよりもはるかに多くの費用を費やしており、そのほとんどは自動スプレー洗浄を使用しています。

ほとんどの有機汚染物質を除去できる「オーガニッククリーニング」と呼ばれるクリーニングプロセスもあります。これは超音波洗浄機でメガネを洗うのに少し似ています。もちろん、グラスを洗うよりも威力は抜群です。チップをアセトン溶液に入れて超音波洗浄機で振動させ、アルコールであるエタノールを使用してアセトンを溶かします。その後、水で洗い流してエタノールを洗い流します。もちろん、使用するエタノールはMOSグレードのエタノールと呼ばれる比較的純度の高いものでなければならず、二果頭洗浄には使用できません。

酸洗浄という方法もあります。より一般的に使用されているため、「従来のクリーニング」とも呼ばれます。チップを硫酸と過酸化水素で煮沸することです。この酸洗浄は英語ではピラニア洗浄と呼ばれます。ピラニアは英語でピラニアを意味します。この洗浄方法はピラニアのようなあらゆるものを食べ、一般的な汚染物質のほとんどを洗浄できると考えられます。しかし、一般的な汚染物質のほとんどを除去できるものの、カリウムイオンを完全に除去することはできず、カリウムイオンがチップに与える影響は比較的大きいです。そこでカリウムイオン除去洗浄という特殊な洗浄方法があります。実験室では塩酸や過酸化水素を加熱して洗浄したり、工業生産ではさまざまなイオンを除去する洗浄方法が数多くあります。

酸洗浄、カリウムイオン除去洗浄後は水で洗い流し、洗浄後に窒素ガンでブロー乾燥する必要があります。このプロセスではマスクを着用する必要があります。マスクを着用しないと、チップに向かって咳をすると、すべての清掃が無駄になります。もちろん、チップ上の一部の材料が洗浄剤と反応する場合は、このタイプの洗浄は使用できません。たとえば、一部の素材は酸によって腐食されるため、沸騰した酸では洗浄できません。したがって、これらの洗浄手順は、シリコン ウェーハを使用する前に実行されることがよくあります。

実際、ここで述べた方法は日常生活ではあまり使用されません。例えば、野菜を洗うときに濃硫酸と過酸化水素で煮ることは不可能です。ただし、メガネを洗浄する際にはオーガニック洗浄剤を使用することもできますが、アセトンは使用しないでください。アセトンは多少毒性があり、目の上のプラスチックを溶かしてしまう可能性もあります。洗剤だけ使います。フラッシングはより一般的な方法です。果物を洗うときは、蛇口の下に置いて連続的にすすぐこともできますが、より多くの水を無駄にしてしまいます。

結局のところ、私たちは通常、清潔さに対してそれほど高い要求をしていません。したがって、強迫性障害があり、特にきれいに洗わなければならない場合は、チップ関連の専攻を学ぶことを歓迎します。しかし、強迫性障害を持っていなくても、この専攻を勉強した後、私のように強迫性障害を発症する可能性があります。しかし、実際には、これらの手作業はすべて実験室的な方法であり、その中で生成されるナトリウムイオンが性能に影響を与える可能性があるため、工業用チップの製造は現在機械によって行われています。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: 天上

査読者: 黄永光 (中国科学院半導体研究所 准研究員)

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司