Чистый RCA представляет собой стандартный набор этапов очистки пластин , которые должны быть выполнены перед этапами обработки при высокой температуре ( окисление , диффузия , CVD ) из кремниевых пластин в полупроводниковой промышленности.
Вернер Керн разработал базовую процедуру в 1965 году, работая в RCA, Radio Corporation of America . [1] [2] [3] Он включает следующие химические процессы, выполняемые последовательно:
- Удаление органических загрязнений (органическая очистка + очистка от частиц)
- Удаление тонкого оксидного слоя (оксидная полоска, по желанию)
- Удаление ионных загрязнений (ионная очистка)
Стандартный рецепт
Вафли готовятся путем их замачивания в деионизированной воде . Если они сильно загрязнены (видимые остатки), может потребоваться предварительная очистка в растворе пираньи . Между каждым этапом вафли тщательно промывают деионизированной водой. [2]
В идеале описанные ниже шаги выполняются путем погружения пластин в растворы, приготовленные в сосудах из плавленого кварца или плавленого кварца ( нельзя использовать посуду из боросиликатного стекла , поскольку ее примеси вымываются и вызывают загрязнение). Аналогичным образом рекомендуется, чтобы используемые химические вещества были электронного качества (или «класса CMOS»), чтобы избежать загрязнения, которое повторно загрязнит пластину. [2]
Первый этап (SC-1): органическая очистка + очистка от частиц
Первый этап (называемый SC-1, где SC означает стандартная очистка) выполняется с раствором (соотношения могут варьироваться) [2]
- 5 частей деионизированной воды
- 1 часть аммиачной воды (29% по весу NH 3 )
- 1 часть водной H 2 O 2 ( перекись водорода , 30%)
при 75 или 80 ° C [1] обычно в течение 10 минут. Эта смесь оснований и пероксидов удаляет органические остатки. Также очень эффективно удаляются частицы, даже нерастворимые, поскольку SC-1 изменяет дзета-потенциалы поверхности и частиц и заставляет их отталкиваться. [4] Эта обработка приводит к образованию тонкого слоя диоксида кремния (около 10 ангстрем) на поверхности кремния, а также к определенной степени металлического загрязнения (особенно железа ), которое будет удалено на последующих этапах.
Второй шаг (необязательно): оксидная полоса
Необязательный второй этап (для голых кремниевых пластин) - это короткое погружение в раствор 1: 100 или 1:50 водного раствора HF ( плавиковой кислоты ) при 25 ° C примерно на пятнадцать секунд, чтобы удалить тонкий слой оксида и некоторые вещества. доля ионных примесей. Если этот этап выполняется без материалов сверхвысокой чистоты и сверхчистых контейнеров, это может привести к повторному загрязнению, поскольку голая поверхность кремния очень реактивна. В любом случае на следующей стадии (SC-2) оксидный слой растворяется и восстанавливается. [2]
Третий этап (SC-2): ионная очистка
Третий и последний шаг (называемый SC-2) выполняется с решением (соотношения могут варьироваться) [2]
- 6 частей деионизированной воды
- 1 часть водного раствора HCl ( соляная кислота , 37% по весу)
- 1 часть водной H 2 O 2 ( перекись водорода , 30%)
при 75 или 80 ° C, обычно в течение 10 минут. Эта обработка эффективно удаляет оставшиеся следы металлических (ионных) загрязнений, некоторые из которых были внесены на этапе очистки SC-1. [1] Он также оставляет тонкий пассивирующий слой на поверхности пластины, который защищает поверхность от последующего загрязнения (незащищенный открытый кремний загрязняется сразу). [2]
Четвертый этап: полоскание и сушка
При условии, что очистка RCA выполняется с использованием химикатов высокой степени чистоты и чистой стеклянной посуды, в результате получается очень чистая поверхность пластины, пока пластина все еще находится в воде. Этапы ополаскивания и сушки должны выполняться правильно (например, проточной водой), поскольку поверхность может быть легко повторно загрязнена органическими веществами и твердыми частицами, плавающими на поверхности воды. Для эффективного ополаскивания и сушки вафли можно использовать различные процедуры. [2]
Дополнения
Первым шагом в процессе очистки ex situ является обезжиривание пластины ультразвуком в трихлорэтилене , ацетоне и метаноле . [5]
Смотрите также
Примечания и ссылки
- ^ a b c RCA Clean , материалы в Колорадской горной школе, Архивировано 5 марта 2000 г. в Wayback Machine.
- ^ Б с д е е г ч Kern, W. (1990). «Эволюция технологии очистки кремниевых пластин» . Журнал Электрохимического общества . 137 (6): 1887–1892. DOI : 10.1149 / 1.2086825 .
- ^ В. Керн и Д. Puotinen: RCA Rev. 31 (1970) 187.
- ^ Итано, М .; Kern, FW; Мияшита, М .; Оми, Т. (1993). «Удаление частиц с поверхности кремниевых пластин в процессе влажной очистки». IEEE Transactions по производству полупроводников . 6 (3): 258. DOI : 10,1109 / 66,238174 .
- ^ Руль, Рональд; Томас, Раймонд; Неманич, Роберт (1993). «Глава 8: Дистанционная плазменная обработка для очистки кремниевых пластин». В Керн, Вернер (ред.). Справочник по технологии очистки полупроводниковых пластин . Публикации Нойеса. С. 356–357. ISBN 978-0-8155-1331-5.
Внешние ссылки
- RCA Clean , Школа электротехники и компьютерной инженерии, Технологический институт Джорджии