半导体行业(二百五十四)之污染控制(十四)

文摘   2024-05-08 10:36   北京  

在半导体加工工序的后期,当表面覆盖着之前生长的氧化物时,图案孔中的薄氧化物被水和HF溶液蚀刻掉。这些溶液的强度从100:1到10:7(H2O到HF)不等。溶液强度的选择取决于晶圆上已有的氧化物量,因为水和HF溶液将蚀刻孔中的氧化物和覆盖其余表面的氧化物。在进行溶液强度的选择时,首先要确保在孔中的氧化物可以被完全的去除完全,同时不会过度削弱其他氧化物层。典型的稀释比例为1:50到1:100。

管理硅表面的物质的化学性质是清洗工艺中一个持续要面对的挑战。通常,MOS晶体管的预栅清洁使用稀HF作为最后一个化学步骤。它被称为HF-last。HF-last表面是疏水性的,并且具有低金属污染的钝化。然而,疏水表面难以干燥,通常会留下水印。另一个问题是增加了颗粒附着和表面铜镀的问题。


RCA清洗

在20世纪60年代中期,RCA工程师Werner Kern开发了一种两步法工艺,用于从硅晶圆上去除有机和无机残留物。该工艺被证明非常有效,配方简单地被称为RCA清洗。

每当提到RCA清洗工艺时,它意味着使用过氧化氢以及某种碱或酸。第一步,标准清洗1(SC-1)使用水、过氧化氢和氢氧化铵的溶液。溶液的组成比例从5:1:1到7:2:1不等,并加热到75至85°C的范围。SC-1去除有机残留物,并为表面脱附微量金属创造条件。在过程中,氧化物膜不断形成和溶解。

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标准清洗2(SC-2)使用水、过氧化氢和盐酸的溶液,比例为6:1:1到8:2:1,并在75至85°C的温度范围内使用。SC-2去除碱离子和氢氧化物,并复杂残留金属。它留下一层保护性的氧化物膜。原始混合物如下面的图中所示。

RCA配方多年来一直耐用,并且仍然是大多数预炉清洗的基本清洗工艺。化学品纯度的提高与行业清洁需求保持同步。根据应用的不同,SC-1和SC-2步骤的顺序可能会颠倒。在需要无氧化物表面的地方,使用HF步骤在RCA清洗之前、之间或之后。

RCA清洗工艺多年来一直是非常常用的工艺,并且仍然是大多数预炉清洗的基本清洗工艺。化学品纯度的提高与行业清洁需求保持同步。根据应用的不同,SC-1和SC-2步骤的顺序可能会颠倒。在需要无氧化物表面的地方,使用HF步骤在RCA清洗之前、之间或之后。

许多原始清洗溶液的改进和变化已经做出。一个问题是去除晶圆表面的金属离子。这些离子存在于化学品中,且在大多数清洗和蚀刻溶液中不溶解(变得可溶)。添加螯合剂,如乙二胺四乙酸(EDTA),可以绑定这些离子,使它们不会重新沉积在晶圆上。

稀释的RCA溶液越来越受欢迎。SC-1的稀释比例为1:1:50(而不是1:1:5),SC-2的稀释比例为1:1:60(而不是1:1:6)。这些溶液被发现与更浓的版本一样有效。此外,它们产生的微粗糙度较小,成本效益高,且更容易去除。

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