wafer表面的親水性和疏水性會(huì)影響什么

生產(chǎn)過(guò)程中晶圓表現(xiàn)狀態(tài)對(duì)表面的后續(xù)加工工藝影響比較大，其中表面的疏水性和親水性是必須考慮的因素。

下圖可以看出親水性

親水性：是指分子能夠透過(guò)氫鍵和水分子形成短暫鍵結(jié)的物理性質(zhì)。親水性表面是指當(dāng)水滴接觸到晶圓表面時(shí)，形成的接觸角小于90度。親水性的表面對(duì)水具有親和力，水能在晶圓表面蔓延成為一小灘水。

疏水性：指的是一個(gè)分子(疏水物) 與水互相排斥的物理性質(zhì)。疏水性表面則是指當(dāng)水滴接觸到表面時(shí)，形成的接觸角大于90度。即在晶圓表面形成水珠，典型的疏水性例子是荷葉上的水珠。

大于150°的也可以叫超疏水性。

0＜90°? ?親水性

0＞90°? ?疏水性

0＞150°? ?超疏水性

從這個(gè)圖中可以看出，水滴在親水性晶圓表面是呈一灘水的樣子，在疏水性的表面有很大的邊緣角度，呈水珠狀。晶圓表面的親水性和疏水性主要與其表面化學(xué)基團(tuán)有關(guān)?；瘜W(xué)基團(tuán)決定了表面對(duì)水分子的吸引力強(qiáng)弱，也就決定了其親水性或疏水性。親水性表面上的化學(xué)基團(tuán)更愿意與水分子進(jìn)行相互作用而形成氫鍵。在這樣的表面上，水可以很好地鋪展開來(lái)，形成一個(gè)較低的接觸角。相反，疏水性表面則不愿與水分子進(jìn)行相互作用。這種表面上的化學(xué)基團(tuán)更傾向于與自身進(jìn)行相互作用，而排斥水分子。

對(duì)于半導(dǎo)體工藝中，如果后續(xù)需要表面做一些化學(xué)清洗或涂膠之類的工藝。

在涂膠工藝中，所用到的光刻膠絕大多數(shù)是疏水的，而晶片表面的羥基和殘留的水分子是親水的，如果在晶片表面直接涂膠的話，勢(shì)必會(huì)造成光刻膠和晶片的粘合性較差，甚至造成局部的間隙或氣泡，涂膠厚度和均勻性都受到了影響，從而影響了光刻效果和顯影，特別是SiO2表面。因此涂膠工藝中引入了一種化學(xué)制劑，即HMDS，它的英文全名叫Hexamethyldisilazane（HMDS），化學(xué)名稱叫六甲基二硅氮甲烷，把它涂到硅片表面后，通過(guò)加溫可反應(yīng)生成以硅氧烷為主題的化合物，這實(shí)際上是一種表面活性劑，它成功地將硅片表面由親水變?yōu)槭杷?，其疏水基可很好地與光刻膠結(jié)合，起到耦合的作用，再者，在顯影的過(guò)程中，由于它增強(qiáng)了光刻膠與基底的粘附力，從而有效地抑制刻蝕液進(jìn)入掩模與基底的側(cè)向刻蝕。?這個(gè)容易劇毒的。

晶圓改性的方式

等離子改性：等離子體處理是一種常用的方法，利用氣體等離子體對(duì)晶圓表面進(jìn)行改性，生成親水性或疏水性表面。例如，氧氣等離子體處理可以使硅表面產(chǎn)生親水性，而氫氣等離子體處理則可以產(chǎn)生疏水性表面。

化學(xué)改性：使用化學(xué)試劑處理晶圓表面。例如，在半導(dǎo)體制程中，表面活性劑可以用來(lái)改變晶圓表面的親水性和疏水性。表面活性劑可以吸附在晶圓表面，形成疏水基或親水基。如果希望增強(qiáng)晶圓表面的疏水性，可以使用含有非極性疏水尾基團(tuán)的表面活性劑。如果希望增強(qiáng)晶圓表面的親水性，可以使用含有極性親水頭基團(tuán)的表面活性劑。