La limpieza RCA es un conjunto estándar de pasos de limpieza de obleas que deben realizarse antes de los pasos de procesamiento de alta temperatura ( oxidación , difusión , CVD ) de obleas de silicio en la fabricación de semiconductores .
Werner Kern desarrolló el procedimiento básico en 1965 mientras trabajaba para RCA, la Radio Corporation of America . [1] [2] [3] Implica los siguientes procesos químicos realizados en secuencia:
Las obleas se preparan sumergiéndolas en agua desionizada . Si están muy contaminadas (residuos visibles), es posible que sea necesario realizar una limpieza preliminar en solución de piraña . Las obleas se enjuagan completamente con agua desionizada entre cada paso. [2]
Lo ideal es que los pasos que se indican a continuación se realicen sumergiendo las obleas en soluciones preparadas en recipientes de sílice fundida o cuarzo fundido ( no se debe utilizar material de vidrio de borosilicato , ya que sus impurezas se filtran y causan contaminación) [ cita requerida ] . Asimismo, se recomienda que los productos químicos utilizados sean de grado electrónico (o "grado CMOS") para evitar impurezas que vuelvan a contaminar la oblea. [2]
El primer paso (llamado SC-1, donde SC significa Limpieza Estándar) se realiza con una solución de (las proporciones pueden variar) [2]
a 75 u 80 °C [1], normalmente durante 10 minutos. Esta mezcla de base y peróxido elimina los residuos orgánicos. También se eliminan de forma muy eficaz las partículas, incluso las insolubles, ya que el SC-1 modifica los potenciales zeta de la superficie y de las partículas y hace que se repelan. [4] Este tratamiento da como resultado la formación de una fina capa de dióxido de silicio (de unos 10 Angstroms) sobre la superficie del silicio, junto con un cierto grado de contaminación metálica (en particular, hierro ) que se eliminará en los pasos posteriores.
El segundo paso opcional (para obleas de silicio desnudo) es una inmersión corta en una solución 1:100 o 1:50 de HF acuoso ( ácido fluorhídrico ) a 25 °C durante unos quince segundos, con el fin de eliminar la fina capa de óxido y una fracción de contaminantes iónicos. Si este paso se realiza sin materiales de ultra alta pureza y contenedores ultra limpios, puede provocar una nueva contaminación, ya que la superficie de silicio desnudo es muy reactiva. En cualquier caso, el paso posterior (SC-2) disuelve y vuelve a generar la capa de óxido. [2]
El tercer y último paso (llamado SC-2) se realiza con una solución de (las proporciones pueden variar) [2]
a 75 u 80 °C, normalmente durante 10 minutos. Este tratamiento elimina eficazmente los restos de contaminantes metálicos (iónicos), algunos de los cuales se introdujeron en el paso de limpieza SC-1. [1] También deja una fina capa pasivante sobre la superficie de la oblea, que protege la superficie de la contaminación posterior (el silicio desnudo expuesto se contamina inmediatamente). [2]
Si la limpieza RCA se realiza con productos químicos de alta pureza y material de vidrio limpio, se obtiene una superficie de oblea muy limpia mientras la oblea aún está sumergida en agua. Los pasos de enjuague y secado deben realizarse correctamente (por ejemplo, con agua corriente) ya que la superficie puede volver a contaminarse fácilmente con sustancias orgánicas y partículas que flotan en la superficie del agua. Se pueden utilizar diversos procedimientos para enjuagar y secar la oblea de manera eficaz. [2]
El primer paso en el proceso de limpieza ex situ es desengrasar ultrasónicamente la oblea en tricloroetileno , acetona y metanol . [5]