Limpieza RCA

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 las 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)
Eliminación de la fina capa de óxido (decapado de óxido, opcional).
Eliminación de la contaminación iónica (limpieza iónica)

Receta estándar

Las obleas se preparan sumergiéndolas en agua desionizada . Si están muy contaminadas (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 que se describen a continuación se llevan a cabo sumergiendo las obleas en soluciones preparadas en recipientes de sílice fundida o cuarzo fundido (no se debe utilizar 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 puedan volver a contaminar 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 _NH₃ )
1 parte de H₂O₂ acuoso ₍_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 insolubles, ya que el 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 1 nm) en la superficie del silicio, junto con cierto grado de contaminación metálica (en particular hierro ) que se eliminará en pasos posteriores.

Segundo paso (opcional): eliminación de óxido

El segundo paso opcional (para obleas de silicio sin recubrimiento) consiste en una breve inmersión en una solución acuosa de HF ( ácido fluorhídrico ) al 1:100 o 1:50 a 25 °C durante unos quince segundos, con el fin de eliminar la fina capa de óxido y una fracción de contaminantes iónicos. Si este paso se realiza sin materiales de ultra alta pureza y recipientes ultra limpios, puede provocar una recontaminación, ya que la superficie de silicio sin recubrimiento es muy reactiva. En cualquier caso, el paso posterior (SC-2) disuelve y regenera 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 H₂O₂ acuoso ₍_peróxido de hidrógeno , 30%)

a 75 u 80 °C, normalmente durante 10 minutos. Este tratamiento elimina eficazmente los restos de contaminantes metálicos (iónicos), algunos de los cuales se introdujeron en la etapa de limpieza SC-1. ^{[ 1 ]} También deja una fina capa pasivante en la superficie de la oblea, que la protege de la contaminación posterior (el silicio expuesto se contamina inmediatamente). ^{[ 2 ]}

Cuarto paso: enjuague y secado

Si la limpieza RCA se realiza con productos químicos de alta pureza y cristalería limpia, se obtiene una superficie de oblea muy limpia mientras aún está sumergida en agua. Los pasos de enjuague y secado deben realizarse correctamente (por ejemplo, con agua corriente), ya que la superficie puede contaminarse fácilmente con materia orgánica y partículas que flotan en la superficie del agua. Se pueden utilizar diversos procedimientos para enjuagar y secar la oblea de forma eficaz. ^{[ 2 ]}

Adiciones

El primer paso en el proceso de limpieza ex situ es desengrasar ultrasónicamente la oblea en tricloroetileno , acetona y metanol . ^{[ 5 ]}

Véase también

Referencias

^ ^a ^b ^c RCA Clean . Materiales de la Escuela de Minas de Colorado archivados el 5 de marzo de 2000 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" . Journal of the Electrochemical Society . 137 (6): 1887– 1892. Bibcode : 1990JElS..137.1887K . 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 húmeda". IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 6 (3): 258. doi : 10.1109/66.238174 .
^ Rudder, Ronald; Thomas, Raymond; Nemanich, Robert (1993). «Capítulo 8: Procesamiento remoto de plasma para la limpieza de obleas de silicio». En Kern, Werner (ed.). Manual de tecnología de limpieza de obleas de semiconductores . Noyes Publications. págs. 356–357 . ISBN 978-0-8155-1331-5.

Enlaces externos

RCA Clean , Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática, Instituto Tecnológico de Georgia.

[Mines.edu-1] RCA Clean . Materiales de la Escuela de Minas de Colorado archivados el 5 de marzo de 2000 en Wayback Machine.

[kern90-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Kern, W. (1990). "La evolución de la tecnología de limpieza de obleas de silicio" . Journal of the Electrochemical Society . 137 (6): 1887– 1892. Bibcode : 1990JElS..137.1887K . doi : 10.1149/1.2086825 .

[kern70-3] W. Kern y DA Puotinen: RCA Rev.31 (1970) 187.

[4] 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 húmeda". IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 6 (3): 258. doi : 10.1109/66.238174 .

[5] Rudder, Ronald; Thomas, Raymond; Nemanich, Robert (1993). «Capítulo 8: Procesamiento remoto de plasma para la limpieza de obleas de silicio». En Kern, Werner (ed.). Manual de tecnología de limpieza de obleas de semiconductores . Noyes Publications. págs. 356–357 . ISBN 978-0-8155-1331-5.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]