Gravure humide et nettoyage

Les opérations de nettoyage ont pour but d'éliminer les contaminants organiques et métalliques avant les étapes d'oxydation, de diffusion ou de dépôts sur les substrats en silicium.

Le déroulement d'une opération de nettoyage se déroule le plus souvent selon le processus suivant :

  • Enlèvement des contaminants organiques (nettoyage oxydants)
  • Enlèvement de la fine couche d'oxyde (gravure HF)
  • Enlèvement des contaminants ioniques

Les procédés les plus couramment utilisés sont :

  • Le procédé RCA
    - RCA1: NH4OH + H2O2 + H2O (1:1:5) à 80°C, 10 mn
    - HF + H2O (1:50) à 25°C (enlèvement oxide)
    - RCA2: HCl + H2O2 + H2O (1:1:6) à 80 degrees, 10 mn
    - HF + H2O (1:50) à 25°C (enlèvement oxide)
  • Le procédé Piranha
    La solution de nettoyage Piranha est un mélange d'acide sulfurique (H2SO4) et de peroxyde d'hydrogène (H2O2) permettant d'enlever les contaminants organiques à la surface des substrats. Le fort pouvoir oxydant de cette solution nécessite une gravure de la couche d'oxyde créée pendant le traitement dans la solution Piranha. Cette solution est également très utilisée pour rendre hydrophile la surface du silicium.

Les opérations de gravure humide sont très fréquemment utilisées dans les procédés de fabrication des MEMS pour :

  • La gravure humide de couches minces avec masque de résine - Métaux : Au, Al, Ti, TiW, Cr, Ni - Oxyde : SiO2 avec HF dilué ou BHF
  • La gravure humide du silicium (gravure sélective selon les plans cristallins) - Gravure KOH (Potasse) - Gravure TMAH (Tetramethylammonium hydroxide)

Toutes ces opérations de nettoyage ou de gravure humide nécessitent l'utilisation de nombreux produits chimiques et une mise en œuvre sécurisée dans des paillasses de chimie adaptées.