半导体RCA清洗工艺介绍

半导体 RCA 清洗工艺是一种用于晶圆清洗的湿式化学清洗法，由 RCA 公司的 Kern 和 Puotinen 在 1965 年发明，并在 1970 年发布。

清洗液组成

SC-1 溶液：由水、过氧化氢和氢氧化铵混合而成，也被称为 “氨 / 过氧化物混合物”。其常用的体积比例为 H₂O:H₂O₂:NH₄OH=5:1:1 至 7:2:1，通常使用的是 5:1:1 的比例。过氧化氢是电子级 30% 的 H₂O₂，氢氧化铵为 29% 的 NH₄OH。

SC-2 溶液：由水、过氧化氢和盐酸混合而成，也称为 “盐酸 / 过氧化物混合物”，常用体积比例为 H₂O:H₂O₂:HCl=5:1:1 至 8:2:1，一般采用 5:1:1 的比例。其中 HCl 浓度为 37wt%。

清洗原理

SC-1 清洗原理：硅片表面有一层自然氧化膜，呈亲水性，清洗液可浸透硅片表面和粒子之间。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的 Si 被 NH₄OH 腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。同时，H₂O₂ 又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。

SC-2 清洗原理：主要用于对硅片表面金属沾污的清洗。在酸性溶液中，pH 值越低，金属越不易附着在硅片上。SC-2 溶液中的 HCl 等成分可使金属离子化，并与溶解的离子形成可溶性金属络合物，防止金属重新沉积在硅片表面，从而达到去除金属沾污的目的。

清洗流程

SC-1 清洗：将晶圆放入 SC-1 溶液中，在 70-75°C 下处理 5 至 10 分钟，然后用流动去离子水进行淬火和溢流冲洗，以去除有机污染物和部分金属杂质。

SC-2 清洗：将晶圆放入 SC-2 溶液中，同样在 70-75°C 下处理 5 至 10 分钟，然后进行淬火和溢流冲洗，以去除硅表面的碱残留物和金属沾污。

初步清洁：去除粗大的杂质，包括图案化后的光刻胶掩模等，可通过干法或液体方法完成，如氧基等离子体的反应性等离子体辅助清洗等。

RCA 标准清洁

后续处理：如果需要，可以进行一些修改步骤，如用高浓度剥离 SC-1 之后形成的水合氧化膜，以便重新暴露硅表面以进行后续 SC-2 处理；也可以根据具体情况对 SC-1 和 SC-2 进行稀释等操作。

干燥：清洗完成后，将晶圆在冷的流动去离子水中冲洗，然后干燥。如果无法立即处理，可将晶圆转移到用预过滤氮气冲洗的玻璃或金属外壳中进行储存。

半导体 RCA 清洗工艺在半导体制造中至关重要。它通过特定清洗液和流程去除晶圆表面杂质，保障产品质量和性能。随着技术发展，该工艺不断优化改进，为半导体产业的持续进步提供有力支撑。