SC-1 versus SC-2 versus verdund HF: chemie, wat elk verwijdert en het oppervlak dat achterblijft
De RCA-reiniging, de basis van het reinigen van siliciumwafers, gebruikt na elkaar chemicaliën met verschillende taken. SC-1, een mengsel van ammoniak en waterstofperoxide, verwijdert deeltjes en organische stoffen. SC-2, zoutzuur met waterstofperoxide, verwijdert metaalverontreiniging. Verdund fluorwaterstofzuur (DHF) lost het natuurlijke oxide op het oppervlak op. Na SC-1 en SC-2 is het oppervlak bedekt met een dun oxide en hydrofiel (water spreidt zich uit); na DHF is het met waterstof getermineerd en hydrofoob (water parelt).
| Kenmerk | SC-1 (APM) | SC-2 (HPM) | Verdund HF (DHF) |
|---|---|---|---|
| Chemicaliën | Ammoniumhydroxide, waterstofperoxide en water (klassieke verhouding 1:1:5) | Zoutzuur, waterstofperoxide en water (klassieke verhouding 1:1:6) | Fluorwaterstofzuur verdund met water (als richtlijn ongeveer 0,5 tot 1%) |
| pH en temperatuur | Basisch; typisch ongeveer 70 tot 80 °C | Zuur; typisch ongeveer 70 tot 80 °C | Zuur; meestal kamertemperatuur |
| Verwijdert vooral | Deeltjes en organische stoffen | Metaalverontreiniging (alkalimetalen, Fe, Al en andere) | Natuurlijk en chemisch oxide, samen met de verontreiniging die erin vastzit |
| Mechanisme | Peroxide oxideert het oppervlak en ammoniak lost dat oxide langzaam op, waardoor deeltjes van onderaf loskomen; oppervlak en deeltjes zijn allebei negatief geladen, dus deeltjes hechten niet opnieuw | Lost metalen op als oplosbare ionen, zoals chloriden | Lost SiO2 op |
| Etsen van silicium en oxide | Gering (oxide als richtlijn ruwweg 0,1 tot 1 nm per minuut) | Vrijwel niet | Etst oxide; silicium wordt nauwelijks geëtst |
| Oppervlak na reiniging | Dun chemisch oxide; hydrofiel | Dun chemisch oxide; hydrofiel | Met waterstof getermineerd; hydrofoob |
| Bijwerkingen en aandachtspunten | Kan het oppervlak ruw maken (te weinig peroxide, of hoge concentratie of temperatuur); metalen zoals Fe en Al in de oplossing zetten zich vaak op het oppervlak af | Niet erg effectief in het verwijderen van deeltjes | Het hydrofobe oppervlak trekt deeltjes en watervlekken aan; edele metalen zoals Cu slaan makkelijk op het oppervlak neer; oxide dat moet blijven, wordt ook dunner |
| Gebruikelijke plaats in de volgorde | Eerst (na SPM als er veel organische verontreiniging is), om deeltjes en organische stoffen te verwijderen | Na SC-1, om metalen te verwijderen die SC-1 heeft afgezet | Tussen SC-1 en SC-2, of als laatste (HF-last) |
De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.