Qu'est-ce que SC-1 (APM) ?

Mélange d'ammoniaque, d'eau oxygénée et d'eau. Utilisé en première étape du nettoyage RCA, il élimine particules et contaminants organiques en gravant légèrement la surface.

Nom japonais: SC-1(APM)

« SC-1 (APM) » apparaît dans 7 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont CMP et nettoyage.

Domaine: CMP et nettoyage

Comment le SC-1 élimine les particules

Le SC-1, aussi appelé APM (ammonia-peroxide mixture, mélange ammoniaque-peroxyde), est composé de NH4OH, de H2O2 et d'eau, classiquement dans un rapport d'environ 1:1:5 vers 70 °C. Le peroxyde oxyde en continu la surface du silicium en un oxyde mince d'environ 1 nm d'épaisseur, tandis que l'ammoniaque dissout lentement cet oxyde à environ 0,1 à 1 nm par minute. Cette oxydation et cette gravure douces et simultanées sous-gravent les particules et les décollent. En solution alcaline, la surface du silicium comme la plupart des particules ont un potentiel zêta négatif ; les particules détachées sont donc repoussées plutôt que redéposées. La chimie oxydante élimine aussi la contamination organique légère.

Le SC-1 dans le nettoyage RCA

Le nettoyage RCA, publié par Kern et ses collègues en 1970, applique d'abord le SC-1 pour les particules et les organiques, puis le SC-2 (HCl, H2O2 et eau) pour dissoudre la contamination métallique sous forme de chlorures, car les métaux ont tendance à subsister après l'étape alcaline. Un trempage dans de l'acide fluorhydrique dilué (DHF) peut être inséré pour retirer l'oxyde, laissant une surface hydrophobe terminée par de l'hydrogène, et des rinçages à l'eau ultrapure séparent les étapes. Les organiques plus lourds et les résidus de résine sont généralement traités par un mélange acide sulfurique-peroxyde (SPM). Des versions affinées de cette séquence restent la base du nettoyage des plaquettes en front-end.

Équilibrer peroxyde, ammoniaque et rugosité

C'est le peroxyde qui garde le SC-1 doux. Si sa concentration est trop faible par rapport à l'ammoniaque, celle-ci attaque directement le silicium nu et rend la surface rugueuse, ce qui peut dégrader un oxyde de grille formé ultérieurement. Un mélange trop agressif ou une durée trop longue retire plus de silicium ou d'oxyde que souhaité. Les rapports et la température sont donc optimisés, et les fabs modernes utilisent souvent un SC-1 bien plus dilué que la recette d'origine pour limiter la perte de matière et la rugosité tout en décollant les particules.

SC-1 et mégasons

Le SC-1 est souvent combiné à une agitation mégasonique vers 1 MHz. À quelques dizaines de kilohertz, l'implosion des bulles de cavitation produit des chocs assez violents pour casser les motifs fins ; aux fréquences du mégahertz, un écoulement acoustique rapide et une couche limite mince délogent au contraire les particules de moins de 0,1 µm avec bien moins de dommages. La chimie décolle les particules et les repousse électrostatiquement, et l'énergie acoustique les emporte, ce qui explique l'efficacité de cette association. Les cuves de traitement par lots comme les outils de pulvérisation monoplaquette utilisent cette approche.

S'entraîner : questions sur SC-1 (APM)

Quel est le principal objectif du SC-1 (mélange ammoniaque-peroxyde d'hydrogène) utilisé dans le nettoyage RCA ?

  1. AÉliminer la contamination métallique
  2. BÉliminer les particules et les composés organiques
  3. CÉliminer l'oxyde natif
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Réponse : B. Éliminer les particules et les composés organiques

Le SC-1 (NH4OH:H2O2:H2O, par exemple 1:1:5, vers 70 ℃) oxyde la surface par le peroxyde d'hydrogène tout en dissolvant lentement cet oxyde par l'ammoniaque, à environ 0,1 à 1 nm par minute ; les particules sont ainsi soulevées par-dessous et éliminées. En milieu alcalin, particules et surface sont toutes deux chargées négativement et se repoussent, ce qui limite aussi la redéposition. Il est également efficace contre les composés organiques. La contamination métallique s'élimine par le SC-2, l'oxyde natif par l'acide fluorhydrique dilué.

Dans un liquide de nettoyage alcalin comme le SC-1, pourquoi les particules une fois détachées se redéposent-elles difficilement ?

  1. AParce que la viscosité du liquide est très élevée
  2. BParce que la surface de la plaquette et les particules sont chargées du même signe et se repoussent
  3. CParce que les particules se dissolvent dans le liquide et disparaissent
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Réponse : B. Parce que la surface de la plaquette et les particules sont chargées du même signe et se repoussent

En milieu alcalin, la surface du silicium et celle de nombreuses particules (silice, nitrures, etc.) se chargent toutes négativement (potentiel zêta négatif). Les charges de même signe se repoussant, les particules détachées de la surface s'y redéposent difficilement. En milieu acide, au contraire, le signe du potentiel zêta varie selon les particules et la redéposition est plus fréquente. C'est l'une des raisons de l'efficacité du SC-1 pour l'élimination des particules.

Questions fréquentes

À quoi sert le nettoyage SC-1 ?

À éliminer les particules et la contamination organique légère des plaquettes de silicium. C'est la première étape du nettoyage RCA ; elle est suivie du SC-2 pour les métaux.

Différence entre SC-1 et SC-2

Le SC-1 est alcalin (ammoniaque plus peroxyde) et élimine les particules et les organiques ; le SC-2 est acide (acide chlorhydrique plus peroxyde) et élimine la contamination métallique.

Pourquoi le SC-1 contient-il du peroxyde d'hydrogène ?

Le peroxyde maintient le silicium recouvert d'environ 1 nm d'oxyde que l'ammoniaque grave lentement, si bien que la surface est retirée doucement et uniformément. Sans assez de peroxyde, l'ammoniaque grave directement le silicium et le rend rugueux.

« SC-1 (APM) » dans les explications

Questions mentionnant « SC-1 (APM) » (7)

  1. Quel est le principal objectif du SC-1 (mélange ammoniaque-peroxyde d'hydrogène) utilisé dans le nettoyage RCA ?
  2. Dans un liquide de nettoyage alcalin comme le SC-1, pourquoi les particules une fois détachées se redéposent-elles difficilement ?
  3. Quelle combinaison d'ordre et d'objectifs du SC-1 et du SC-2 dans le nettoyage RCA standard est correcte ?
  4. Quel rôle joue le peroxyde d'hydrogène dans le SC-1 (mélange ammoniaque-peroxyde d'hydrogène) ?
  5. Quel est le principal objectif du nettoyage à l'acide fluorhydrique dilué (DHF) ?
  6. Quelle méthode de nettoyage applique des ultrasons de la bande des MHz au liquide de nettoyage pour éliminer les fines particules de la surface des plaquettes ?
  7. Quelle combinaison de types de contamination de surface des plaquettes visés par le nettoyage est correcte ?

Termes associés

SC-2 (HPM) Acide fluorhydrique dilué (DHF) Oxyde natif Nettoyage RCA Eau ultrapure Croissance épitaxiale Siliciure Nettoyage mégasonique SPM (mélange acide sulfurique-eau oxygénée) Cérine (oxyde de cérium)

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