مقدمة لعملية تنظيف RCA

تعد تقنية تنظيف RCA بمثابة عملية تنظيف رطب قياسية وحاسمة في صناعة أشباه الموصلات، وتستخدم بشكل أساسي لإزالة الملوثات مثل المخلفات العضوية، والأيونات المعدنية، والجسيمات الموجودة على سطح رقائق السيليكون لضمان -تقدم عالي الجودة للعمليات اللاحقة وموثوقية المكونات الإلكترونية. منذ سبعينيات القرن العشرين، تم اقتراح هذه التقنية من قبل شركة الراديو الأمريكية، ولا تزال إحدى طرق التنظيف السائدة في الصناعة نظرًا لتأثير التنظيف الفعال وظروف المعالجة المعتدلة نسبيًا.

تم تطوير طريقة تنظيف RCA لأول مرة بواسطة Kern وPuotinen في عام 1965 أثناء العمل في شركة American Radio Corporation وتم تسميتها على اسم الشركة. يمكن لهذه الطريقة إزالة الملوثات المختلفة بشكل فعال من خلال الجمع بين المحاليل الكيميائية المتعددة كمحاليل تنظيف، وقد أصبحت الأساس لمختلف عمليات التنظيف الأمامية والخلفية اللاحقة. إن عملية التنظيف التي يستخدمها العديد من مصنعي أشباه الموصلات اليوم تنبع من طريقة التنظيف RCA الأصلية، مما يدل على مكانتها الهامة في هذا المجال.

0020-27113 حلقة المشبك 6 SMF TI

عملية التنظيف والخطوات الأساسية

تتكون العملية الأساسية لتنظيف RCA بشكل أساسي من مرحلتين، التنظيف القياسي 1 (SC-1) والتنظيف القياسي 2 (SC-2)، أحيانًا بالاشتراك مع حلول التنظيف الأخرى مثل SPM وDHF. في مرحلة SC-1، عادة ما يتم استخدام خليط متناسب من الأمونيا وبيروكسيد الهيدروجين والماء منزوع الأيونات، مع نسبة نموذجية من NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5، ويتم التحكم في درجة الحرارة بين 70 درجة و 80 درجة. تعمل هذه الخطوة على إزالة البقايا العضوية والشوائب الجسيمية بشكل فعال مع إنشاء طبقة أكسيد رقيقة تساعد على إزالة الجسيمات عن طريق تآكل السطح قليلاً. ثم يتم شطفه بالماء منزوع الأيونات لإزالة أي محلول SC-1 متبقي.

بعد ذلك، يتم تنفيذ مرحلة SC-2، باستخدام محلول حمض الهيدروكلوريك وبيروكسيد الهيدروجين والماء منزوع الأيونات، مع نسبة نموذجية من HCl:H₂O₂:H₂O=1:1:6، ويتم التحكم في درجة الحرارة أيضًا عند 70 درجة إلى 80 درجة. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه الخطوة في إزالة التلوث بالأيونات المعدنية وجعل الأيونات المعدنية محمولة بسهولة بواسطة المحلول عن طريق تكوين مركب كلوريد فلز مستقر. تنتهي عملية التنظيف بشطف شامل بالماء منزوع الأيونات وربما الغمر في الماء الساخن عالي النقاوة لإزالة أي مواد كيميائية متبقية تمامًا.

سوائل التنظيف شائعة الاستخدام وآثارها

بالإضافة إلى SC-1 وSC-2، يتم استخدام العديد من سوائل التنظيف الأخرى بشكل شائع في تنظيف RCA. يزيل APM (أي SC-1) جزيئات السطح من خلال الأكسدة والحفر الدقيق، ويمكنه أيضًا إزالة الملوثات العضوية الخفيفة وبعض الملوثات المعدنية، ولكنه قد يسبب خشونة السطح. يمكن لـ HPM (أي SC-2) إذابة أيونات الفلزات القلوية وهيدروكسيدات الألومنيوم والحديد والمغنيسيوم، وإزالة التلوث المعدني عن طريق تكوين مجمعات مع أيونات فلزية متبقية بواسطة أيونات الكلوريد. يتكون محلول SPM من حمض الكبريتيك وبيروكسيد الهيدروجين، وعادة ما يتم خلطهما بنسبة خلط H₂SO₄:H₂O₂=2:1 إلى 4:1، عند درجة حرارة من 100 درجة إلى 130 درجة، يستخدم بشكل أساسي لإزالة الملوثات العضوية، والتنظيف من خلال تفاعلات الجفاف والكربنة والأكسدة.

DHF هو حمض الهيدروفلوريك المخفف، الممزوج بـ HF:H₂O=1:10، ويستخدم في درجة حرارة الغرفة لإزالة طبقة الأكسيد الأولية وطبقة الأكسيد الكيميائي المتكونة بعد تنظيف SC-1 وSC-2، وفي نفس الوقت يشكل روابط هيدروجين السيليكون على سطح السيليكون، مما يظهر الكارهة للماء. يتم استخدام الماء عالي النقاء للشطف الشامل بعد كل معالجة كيميائية لإزالة المخلفات الكيميائية من خلال التخفيف وضمان سطح رقاقة نظيف.

0040-70319 غطاء، مبرد بالماء، منتج SACVD 200 مم

خصائص العملية وأهميتها

يتراوح سمك طبقة الأكسيد الرقيقة التي يتم إنتاجها أثناء تنظيف RCA عمومًا في نطاق بضعة نانومترات، والتي يمكن أن تحمي سطح السيليكون بشكل فعال من التلوث اللاحق. تعتمد طريقة التنظيف بأكملها على المذيبات والأحماض والمواد الخافضة للتوتر السطحي والماء لإزالة الملوثات من خلال عمليات مثل الشطف والتنقية والأكسدة والحفر والذوبان دون المساس بخصائص سطح الرقاقة. تعتبر هذه التقنية ضرورية لتحقيق النظافة والاتساق والتحكم في العمليات في تصنيع أشباه الموصلات، وتعتمد فعاليتها بشكل كبير على موثوقية المعدات المستخدمة لضمان نتائج دقيقة وقابلة للتكرار لمهندسي العمليات.

باختصار، يضمن تنظيف RCA مستوى عالٍ من النظافة على سطح رقائق السيليكون من خلال الإزالة الانتقائية متعددة الخطوات- لأنواع مختلفة من الملوثات، وهو رابط عملية رئيسي لا غنى عنه في تصنيع أشباه الموصلات. على الرغم من أن هذه التقنية بها بعض العيوب، مثل إمكانية إذابة الأسلاك المعدنية في العملية الخلفية-، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع من قبل معظم الشركات نظرًا لتأثيرها الرائع في التنظيف.