تمیز کاری ویفر سیلیکون
در مورد ویفرهای سیلیکونی همانند شیشه های اپتیکی می توان از حلال ها برای برداشتن روغن و باقيمانده هاي آلي استفاده نمود . مطابق آنچه در مورد شیشه های اپتیکی گفته شد، ابتدا ویفر را به مدت 10 دقیقه در داخل حلال استن گرم شده (55 درجه سانتی گراد) قرار داده و سپس به مدت 2 تا 5 دقیقه داخل متانول فرو برده و در ادامه پس از شستشو با آب یونیزه، آنرا با نیتروژن خالص خشک می کنیم. در ادامه برای برداشتن باقيمانده هاي آلي و غیر آلی روي سطح ويفر با توجه به ماهیت آلودگی ها و جنس ویفر، فرایند استانداردی که RCA نام گرفته است، انجام می شود. این فرایند، شامل دو تمیزکاری متوالی با محلول های گرم متفاوت می باشدکه SC1 و SC2 خوانده می شوند. تمیزکاری اول(SC1 )، ترکیبی از آب DI ، NH4OH و H2O2 می باشد. این ترکیب گاهی APM خوانده می شود که از عبارت Ammonia Peroxide Mixture ، گرفته شده است. لازم به ذکر است که از هيدروكسيد آمونيوم برای برداشتن فلزاتی از قبیل Cu,Au,Ag,Zn,Ni,Co و Cr استفاده می شود.
نسبت ترکیب مواد برای انجام مرحله SC1 شامل 5 واحد آب DI ، 1 واحد NH4OH و يك واحد H2O2 می باشد. برای انجام این قسمت، ابتدا 325 ميلي ليترآب DI را در ظرف پيركس ریخته و سپس 65 ميلي ليتر NH4OH به آن اضافه مي كنيم و تا حدود 70 درجه آنرا گرم مي كنيم. سپس ظرف را از روي هيتر برداشته و 65 ميلي ليتر H2O2به آن مي افزائيم (متناسب با اندازه ويفر، حجم محلول هاي مورد استفاده را با در نظر گرفتن نسبت آنها تغيير دهيد).
محلول تشکیل شده، بعد از 1 تا 2 دقيقه شروع به جوشيدن مي كند، که این به معنی آماده شدن محلول می باشد. در اين حال، ويفر سيليكون را به مدت 10 تا 15 دقيقه داخل محلول قرار داده و سپس چند مرتبه با آب DI شستشو مي دهيم. (لازم به ذکر است که اثر اين محلول در دماي اتاق حداكثر 24 ساعت و براي دماي 70 درجه کمتر از نيم ساعت مي باشد.)
در مرحله دوم (SC2 ) که برای برداشتن یون های فلزی و هیدروکسیدهای فلزی مانند Fe(OH)3 ,Mg(OH)2 Al(OH)3 وZn(OH)2 مورد استفاده قرار می گیرد، از ترکیبی شامل آب DI ،HCL و H2O2 استفاده می شود.
از این رو، گاهی این ترکیب HPM نامیده می شود که اختصار عبارت Hydrochloric peroxide mixture ، می باشد. نسبت ترکیب این مواد، برای انجام مرحله SC2 شامل شش واحد آب DI ، يك واحد HCL و يك واحد H2O2 می باشد. برای انجام آن نیز ابتدا 300 میلی لیتر آب DI را در ظرف پیرکس ریخته و در ادامه 50 میلی لیتر HCL را به آن می افزائیم و سپس تا حدود 70 درجه، آنرا گرم می کنیم. سپس محلول را از ظرف گرم خارج نموده و 50 میلی لیتر آب اکسیژنه به آن می افزائیم(متناسب با اندازه ويفر، حجم محلول هاي مورد استفاده را با در نظر گرفتن نسبت آنها تغيير دهيد).
این محلول بعد از 1 تا 2 دقیقه شروع به قل قل شدن می کند که به معنای آماده شدن آن می باشد. در این حال ویفر را در داخل محلول فرو می بریم و بعد از گذشت 10 دقیقه آنرا از داخل ظرف بیرون آورده و با آب DI شستشو می دهیم. همان گونه كه اشاره شد مقدار محلول مورد استفاده متناسب با اندازه ويفرها تغيير مي كند. در جدول زیر مي توان، نمونه اي از نسبت تركيبات مختلف را براي ويفرهايي با اندازه هاي متفاوت، مشاهده نمود.
نکته قابل توجه در تمیز کاری سطح ویفر سیلیکون آن است که بعد از تمیز کاری SC1 ، يك لايه نازك دي اكسيد سيليكون روي سطح ويفر تشكيل مي شود. برای برداشتن این لايه نازك اكسيدي، از اسید HF دو درصد استفاده می شود(توضيح آنكه غلظت اسید HF در مقالات مختلف از 5/0 تا 4 درصد گزارش شده و به تناسب آن زمان غوطه وری نیز تغییر كرده است).
برای انجام این کار، ابتدا 480 ميلي ليتر آب را در ظرف پلي پروپيلن ريخته و سپس 20 ميلي ليتر اسید HF به آن مي افزائيم(متناسب با اندازه ويفر، حجم محلو ل هاي مورد استفاده را با در نظر گرفتن نسبت آنها تغيير دهيد). سپس ويفر سیلیکون را در ظرف فرو مي بریم و بعد از گذشت 2 دقيقه، نمونه را از داخل محلول اسیدی برداشته و آنرا با آب DI شستشو مي دهيم. فرایند شستشو با آب را چندین بار تکرار می کنیم تا از حذف لایه اکسیدی اطمینان حاصل شود.
جدول نمونه اي از نسبت تركيب محلول هاي مورد استفاده در تميزكاري RCA
|
اندازه ویفر
|
2 اینچ
|
3 اینچ
|
4 اینچ
|
|
NH4OH(1 part)
|
50 mL
|
60 mL
|
65 mL
|
70 mL
|
75 mL
|
100 mL
|
200 mL
|
|
DI (5 parts)
|
250
|
300
|
325
|
350
|
375
|
500
|
1000
|
|
H2O2 (1 part)
|
50
|
60
|
65
|
70
|
75
|
100
|
200
|
|
TOTAL (mL)
|
350
|
420
|
455
|
490
|
525
|
700
|
1400
|
|
HCl (1 part)
|
50
|
60
|
65
|
70
|
75
|
125
|
230
|
|
DI (6 parts)
|
300
|
360
|
390
|
420
|
450
|
750
|
1380
|
|
H2O2 (1 part)
|
50
|
60
|
65
|
70
|
75
|
125
|
230
|
|
TOTAL (mL)
|
300
|
360
|
390
|
420
|
450
|
750
|
1380
|
براي تست تمیزی سطح ویفر از لایه اکسیدی، مقدار كمي آب يونيزه را روي سطح ويفر مي ريزيم. در صورتي كه آب در قسمتي از سطح جمع شود به معني آن است كه در آن نقطه هنوز لايه اكسيدي وجود دارد. علت این امر را می توان در ماهيت آب گريزی[1] ويفر سيليكون و ماهيت آب دوستي[2] لايه هاي اكسيدي جستجو نمود. Hydrophobic [2] Hydrophilic