Inleiding tot het RCA-reinigingsproces

RCA-reinigingstechnologie is een standaard en kritisch nat reinigingsproces in de halfgeleiderindustrie, dat voornamelijk wordt gebruikt om verontreinigingen zoals organische resten, metaalionen en deeltjes op het oppervlak van siliciumwafels te verwijderen om de hoge- kwaliteitsvoortgang van daaropvolgende processen en de betrouwbaarheid van elektronische componenten te garanderen. Sinds de jaren 70 van de 20e eeuw wordt deze technologie voorgesteld door de American Radio Company en is nog steeds een van de reguliere reinigingsmethoden in de industrie vanwege het efficiënte reinigende effect en de relatief milde behandelingsomstandigheden.

De RCA-reinigingsmethode werd voor het eerst ontwikkeld door Kern en Puotinen in 1965 toen ze voor American Radio Corporation werkten en is vernoemd naar het bedrijf. Deze methode kan verschillende verontreinigende stoffen effectief verwijderen door meerdere chemische oplossingen als reinigingsoplossingen te combineren, en is de basis geworden voor verschillende daaropvolgende reinigingsprocessen aan de voor- en achterkant. Het reinigingsproces dat tegenwoordig door veel fabrikanten van halfgeleiders wordt gebruikt, komt voort uit de oorspronkelijke RCA-reinigingsmethode, wat de belangrijke positie ervan op dit gebied aantoont.

0020-27113 KLEMRING 6 SMF TI

Reinigingsproces en kernstappen

Het kernproces van RCA-reiniging bestaat hoofdzakelijk uit twee fasen, Standaardreiniging 1 (SC-1) en Standaardreiniging 2 (SC-2), soms in combinatie met andere reinigingsoplossingen zoals SPM en DHF. In de SC-1-fase wordt gewoonlijk een proportioneel mengsel van ammoniak, waterstofperoxide en gedeïoniseerd water gebruikt, met een typische verhouding NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5, en wordt de temperatuur geregeld tussen 70 graden en 80 graden. Deze stap verwijdert effectief organische resten en deeltjesvormige onzuiverheden, terwijl er een dunne oxidelaag ontstaat die helpt bij het verwijderen van deeltjes door het oppervlak licht te corroderen. Vervolgens wordt het gespoeld met gedeïoniseerd water om eventuele resterende SC-1-oplossing te verwijderen.

Vervolgens wordt de SC-2-fase uitgevoerd met behulp van een oplossing van zoutzuur, waterstofperoxide en gedeïoniseerd water, met een typische verhouding van HCl:H₂O₂:H₂O=1:1:6, en de temperatuur wordt ook geregeld op 70 graden tot 80 graden. De belangrijkste functie van deze stap is het verwijderen van verontreiniging met metaalionen en ervoor te zorgen dat metaalionen gemakkelijk door de oplossing worden meegevoerd door de vorming van een stabiel metaalchloridecomplex. Het reinigingsproces wordt afgesloten met een grondige spoeling met gedeïoniseerd water en eventueel onderdompeling in verwarmd ultrapuur water om eventuele resterende chemicaliën volledig te verwijderen.

Veelgebruikte reinigingsvloeistoffen en hun effecten

Naast SC-1 en SC-2 worden er bij RCA-reiniging nog verschillende andere reinigingsvloeistoffen gebruikt. APM (dwz SC-1) verwijdert oppervlaktedeeltjes door middel van oxidatie en micro-etsen, en kan ook lichte organische verontreinigende stoffen en sommige metaalverontreinigingen verwijderen, maar kan oppervlakteruwheid veroorzaken. HPM (dwz SC-2) kan alkalimetaalionen en hydroxiden van aluminium, ijzer en magnesium oplossen en metaalvervuiling verwijderen door complexen te vormen met resterende metaalionen door chloride-ionen. SPM-oplossing bestaat uit zwavelzuur en waterstofperoxide, meestal gemengd met een mengverhouding van H₂SO₄:H₂O₂=2:1 tot 4:1, bij een temperatuur van 100 graden tot 130 graden, voornamelijk gebruikt om organische verontreinigende stoffen te verwijderen en te reinigen door middel van uitdroging, carbonisatie en oxidatiereacties.

DHF is verdund fluorwaterstofzuur, gemengd met HF:H₂O=1:10, dat bij kamertemperatuur wordt gebruikt om de primaire oxidelaag en de chemische oxidelaag te verwijderen die is gevormd na het reinigen van SC-1 en SC-2, en tegelijkertijd silicium-waterstofbindingen op het oppervlak van silicium te vormen, wat hydrofobiciteit aantoont. Ultrapuur water wordt gebruikt voor een grondige spoeling na elke chemische behandeling om chemische resten door verdunning te verwijderen en een schoon wafeloppervlak te garanderen.

0040-70319 FACEPLAAT, WATERGEKOELD, SACVD 200 mm PRODUCENT

Proceskenmerken en belang

De dikte van de dunne oxidelaag die tijdens RCA-reiniging wordt geproduceerd, ligt over het algemeen in het bereik van enkele nanometers, wat het siliciumoppervlak effectief kan beschermen tegen daaropvolgende vervuiling. De gehele reinigingsmethode is afhankelijk van oplosmiddelen, zuren, oppervlakteactieve stoffen en water om verontreinigingen te verwijderen via processen zoals spoelen, zuiveren, oxideren, etsen en oplossen zonder de eigenschappen van het wafeloppervlak in gevaar te brengen. Deze technologie is van cruciaal belang voor het bereiken van zuiverheid, consistentie en procescontrole bij de productie van halfgeleiders, en de effectiviteit ervan is in hoge mate afhankelijk van de betrouwbaarheid van de gebruikte apparatuur om nauwkeurige en herhaalbare resultaten voor procesingenieurs te garanderen.

Samenvattend zorgt RCA-reiniging voor een hoge zuiverheid van het oppervlak van siliciumwafels door selectieve verwijdering in meerdere- stappen van verschillende soorten verontreinigingen, wat een onmisbare sleutelprocesschakel is bij de productie van halfgeleiders. Hoewel deze technologie een aantal nadelen heeft, zoals de mogelijkheid om metalen bedrading op te lossen in het back-proces, wordt deze nog steeds veel gebruikt door de meeste bedrijven vanwege het opmerkelijke reinigende effect ervan.