La limpieza RCA es un conjunto estándar de pasos de limpieza de obleas que deben realizarse antes de los pasos de procesamiento a alta temperatura ( oxidación , difusión , CVD ) de obleas de silicio en la fabricación de semiconductores .
Werner Kern desarrolló el procedimiento básico en 1965 mientras trabajaba para RCA, la Radio Corporation of America . [1] [2] [3] Implica los siguientes procesos químicos realizados en secuencia:
- Eliminación de contaminantes orgánicos (limpieza orgánica + limpieza de partículas)
- La eliminación de delgada de óxido de capa (tira de óxido, opcional)
- Eliminación de contaminación iónica (limpieza iónica)
Receta estándar
Las obleas se preparan sumergiéndolas en agua desionizada . Si están muy contaminados (residuos visibles), pueden requerir una limpieza preliminar en solución de piraña . Las obleas se enjuagan a fondo con agua desionizada entre cada paso. [2]
Idealmente, los pasos a continuación se llevan a cabo sumergiendo las obleas en soluciones preparadas en recipientes de sílice fundida o cuarzo fundido ( no se debe usar material de vidrio de borosilicato , ya que sus impurezas se filtran y causan contaminación). Asimismo, se recomienda que los productos químicos utilizados sean de grado electrónico (o "grado CMOS") para evitar impurezas que recontaminen la oblea. [2]
Primer paso (SC-1): limpieza orgánica + limpieza de partículas
El primer paso (llamado SC-1, donde SC significa Limpieza estándar) se realiza con una solución de (las proporciones pueden variar) [2]
- 5 partes de agua desionizada
- 1 parte de agua amoniacal (29% en peso de NH 3 )
- 1 parte de disolución acuosa de H 2 O 2 ( peróxido de hidrógeno , 30%)
a 75 u 80 ° C [1] típicamente durante 10 minutos. Esta mezcla de base y peróxido elimina los residuos orgánicos. Las partículas también se eliminan de manera muy eficaz, incluso las partículas insolubles, ya que SC-1 modifica los potenciales zeta de la superficie y de las partículas y hace que se repelan. [4] Este tratamiento da como resultado la formación de una fina capa de dióxido de silicio (aproximadamente 10 Angstrom) en la superficie del silicio, junto con un cierto grado de contaminación metálica (especialmente hierro ) que se eliminará en los pasos posteriores.
Segundo paso (opcional): tira de óxido
El segundo paso opcional (para obleas de silicio desnudas) es una inmersión corta en una solución 1: 100 o 1:50 de HF acuoso ( ácido fluorhídrico ) a 25 ° C durante unos quince segundos, para eliminar la fina capa de óxido y algunos fracción de contaminantes iónicos. Si este paso se realiza sin materiales de ultra alta pureza y contenedores ultra limpios, puede conducir a una recontaminación ya que la superficie de silicio desnudo es muy reactiva. En cualquier caso, el paso siguiente (SC-2) disuelve y vuelve a crecer la capa de óxido. [2]
Tercer paso (SC-2): limpieza iónica
El tercer y último paso (llamado SC-2) se realiza con una solución de (las proporciones pueden variar) [2]
- 6 partes de agua desionizada
- 1 parte de HCl acuoso ( ácido clorhídrico , 37% en peso)
- 1 parte de disolución acuosa de H 2 O 2 ( peróxido de hidrógeno , 30%)
a 75 u 80 ° C, típicamente durante 10 minutos. Este tratamiento elimina eficazmente los restos de contaminantes metálicos (iónicos), algunos de los cuales se introdujeron en el paso de limpieza SC-1. [1] También deja una fina capa pasivante en la superficie de la oblea, que protege la superficie de la contaminación posterior (el silicio desnudo expuesto se contamina inmediatamente). [2]
Cuarto paso: aclarado y secado.
Siempre que la limpieza RCA se realice con productos químicos de alta pureza y cristalería limpia, se obtiene una superficie de oblea muy limpia mientras la oblea aún está sumergida en agua. Los pasos de enjuague y secado deben realizarse correctamente (por ejemplo, con agua corriente) ya que la superficie puede volver a contaminarse fácilmente con sustancias orgánicas y partículas que flotan en la superficie del agua. Se pueden usar una variedad de procedimientos para enjuagar y secar la oblea de manera efectiva. [2]
Adiciones
El primer paso en el proceso de limpieza ex situ es desengrasar ultrasónicamente la oblea en tricloroetileno , acetona y metanol . [5]
Ver también
notas y referencias
- ^ a b c RCA Clean , materiales en Colorado School of Mines Archivado 2000-03-05 en Wayback Machine
- ↑ a b c d e f g h Kern, W. (1990). "La evolución de la tecnología de limpieza de obleas de silicio" . Revista de la Sociedad Electroquímica . 137 (6): 1887–1892. doi : 10.1149 / 1.2086825 .
- ^ W. Kern y DA Puotinen: RCA Rev.31 (1970) 187.
- ^ Itano, M .; Kern, FW; Miyashita, M .; Ohmi, T. (1993). "Eliminación de partículas de la superficie de la oblea de silicio en el proceso de limpieza en húmedo". Transacciones IEEE sobre fabricación de semiconductores . 6 (3): 258. doi : 10.1109 / 66.238174 .
- ^ Timón, Ronald; Thomas, Raymond; Nemanich, Robert (1993). "Capítulo 8: procesamiento de plasma remoto para limpieza de obleas de silicio". En Kern, Werner (ed.). Manual de tecnología de limpieza de obleas semiconductoras . Publicaciones Noyes. págs. 356–357. ISBN 978-0-8155-1331-5.
enlaces externos
- RCA Clean , Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática, Instituto de Tecnología de Georgia