Giới thiệu về Quy trình làm sạch RCA

Công nghệ làm sạch RCA là quy trình làm sạch ướt tiêu chuẩn và quan trọng trong ngành sản xuất chất bán dẫn, chủ yếu được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như cặn hữu cơ, ion kim loại và các hạt trên bề mặt tấm silicon để đảm bảo tiến độ chất lượng cao của các quy trình tiếp theo và độ tin cậy của các linh kiện điện tử. Từ những năm 70 của thế kỷ 20, công nghệ này đã được American Radio Company đề xuất và vẫn là một trong những phương pháp làm sạch chủ đạo trong ngành do hiệu quả làm sạch hiệu quả và điều kiện xử lý tương đối nhẹ.

Phương pháp làm sạch RCA được Kern và Puotinen phát triển lần đầu tiên vào năm 1965 khi đang làm việc cho American Radio Corporation và được đặt theo tên của công ty. Phương pháp này có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm khác nhau bằng cách kết hợp nhiều dung dịch hóa học làm dung dịch tẩy rửa và đã trở thành cơ sở cho các quy trình làm sạch phía trước và phía sau khác nhau. Quy trình làm sạch được nhiều nhà sản xuất chất bán dẫn sử dụng ngày nay bắt nguồn từ phương pháp làm sạch RCA nguyên gốc, thể hiện vị trí quan trọng của nó trong lĩnh vực này.

0020-27113 VÒNG KẸP 6 SMF TI

Quy trình làm sạch và các bước cốt lõi

Quy trình cốt lõi của việc làm sạch RCA chủ yếu bao gồm hai giai đoạn, Làm sạch tiêu chuẩn 1 (SC-1) và Làm sạch tiêu chuẩn 2 (SC-2), đôi khi kết hợp với các giải pháp làm sạch khác như SPM và DHF. Trong giai đoạn SC-1, hỗn hợp tỷ lệ gồm amoniac, hydro peroxide và nước khử ion thường được sử dụng, với tỷ lệ điển hình là NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5 và nhiệt độ được kiểm soát trong khoảng 70 độ đến 80 độ. Bước này loại bỏ hiệu quả các cặn hữu cơ và tạp chất hạt đồng thời tạo ra một lớp oxit mỏng giúp loại bỏ các hạt bằng cách ăn mòn nhẹ bề mặt. Sau đó, nó được rửa sạch bằng nước khử ion để loại bỏ dung dịch SC-1 còn sót lại.

Tiếp theo, giai đoạn SC-2 được thực hiện, sử dụng dung dịch axit clohydric, hydro peroxide và nước khử ion, với tỷ lệ điển hình là HCl:H₂O₂:H₂O=1:1:6, đồng thời nhiệt độ cũng được kiểm soát ở mức 70 độ đến 80 độ. Chức năng chính của bước này là loại bỏ ô nhiễm ion kim loại và làm cho các ion kim loại dễ dàng bị dung dịch mang đi bằng cách tạo thành phức hợp clorua kim loại ổn định. Quá trình làm sạch kết thúc bằng việc rửa kỹ bằng nước khử ion và có thể ngâm trong nước siêu tinh khiết đã đun nóng để loại bỏ hoàn toàn mọi hóa chất còn sót lại.

Các dung dịch tẩy rửa thường dùng và tác dụng của chúng

Ngoài SC-1 và SC-2, một số chất lỏng làm sạch khác thường được sử dụng trong quá trình làm sạch RCA. APM (tức là SC-1) loại bỏ các hạt bề mặt thông qua quá trình oxy hóa và ăn mòn vi mô, đồng thời cũng có thể loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ nhẹ và một số chất ô nhiễm kim loại, nhưng có thể gây ra độ nhám bề mặt. HPM (tức là SC-2) có thể hòa tan các ion kim loại kiềm và hydroxit của nhôm, sắt và magie, đồng thời loại bỏ ô nhiễm kim loại bằng cách tạo thành phức chất với các ion kim loại còn sót lại bằng ion clorua. Dung dịch SPM bao gồm axit sulfuric và hydro peroxide, thường được trộn với tỷ lệ trộn H₂SO₄:H₂O₂=2:1 đến 4:1, ở nhiệt độ 100 độ đến 130 độ, chủ yếu được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và làm sạch thông qua các phản ứng khử nước, cacbon hóa và oxy hóa.

DHF là axit flohydric loãng, trộn với HF:H₂O=1:10, dùng ở nhiệt độ phòng để loại bỏ lớp oxit sơ cấp và lớp oxit hóa học hình thành sau khi làm sạch SC-1 và SC-2, đồng thời hình thành liên kết silicon-hydro trên bề mặt silicon, thể hiện tính kỵ nước. Nước siêu tinh khiết được sử dụng để rửa kỹ sau mỗi lần xử lý hóa học nhằm loại bỏ dư lượng hóa chất thông qua quá trình pha loãng và đảm bảo bề mặt wafer sạch sẽ.

0040-70319 NHÀ SẢN XUẤT MẶT BẰNG NƯỚC, LÀM MÁT NƯỚC, SACVD 200mm

Đặc điểm và tầm quan trọng của quá trình

Độ dày của lớp oxit mỏng được tạo ra trong quá trình làm sạch RCA thường nằm trong khoảng vài nanomet, có thể bảo vệ bề mặt silicon một cách hiệu quả khỏi bị nhiễm bẩn sau này. Toàn bộ phương pháp làm sạch dựa vào dung môi, axit, chất hoạt động bề mặt và nước để loại bỏ các chất gây ô nhiễm thông qua các quá trình như rửa, tinh chế, oxy hóa, khắc và hòa tan mà không ảnh hưởng đến đặc tính bề mặt wafer. Công nghệ này rất quan trọng để đạt được độ sạch, tính nhất quán và kiểm soát quy trình trong sản xuất chất bán dẫn. Hiệu quả của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của thiết bị được sử dụng để đảm bảo kết quả chính xác và có thể lặp lại cho các kỹ sư quy trình.

Tóm lại, quá trình làm sạch RCA đảm bảo độ sạch cao trên bề mặt của tấm silicon thông qua việc loại bỏ có chọn lọc nhiều bước đối với các loại chất gây ô nhiễm khác nhau, đây là một liên kết quy trình quan trọng không thể thiếu trong sản xuất chất bán dẫn. Mặc dù công nghệ này có một số nhược điểm, chẳng hạn như khả năng hòa tan dây kim loại trong quá trình xử lý phía sau, nhưng nó vẫn được hầu hết các công ty sử dụng rộng rãi do hiệu quả làm sạch vượt trội.