半导体rca清洗工艺是怎么样的

半导体 RCA 清洗工艺是一种在半导体制造中至关重要的湿法化学清洗技术，旨在去除硅晶圆表面的颗粒、有机和无机污染物，以确保芯片制造过程中的清洁度和质量。以下是其详细介绍：

初步准备

去离子水冲洗：使用大量高纯度的去离子水对硅晶圆进行初步冲洗，以去除表面的大颗粒杂质和一些松散的污染物。这一步可以帮助减少后续清洗过程中污染物的附着和干扰。

表面干燥：将冲洗后的晶圆进行干燥处理，通常采用旋转干燥或氮气吹干等方式，确保晶圆表面没有残留的水分，为后续的清洗步骤提供良好的基础。

标准清洗 1（SC-1）

溶液配制：SC-1 溶液由氢氧化铵（NH₄OH）、过氧化氢（H₂O₂）和去离子水按一定比例混合而成，常见的比例为 1:1:5 至 1:2:7。氢氧化铵具有碱性，能够使晶圆表面的自然氧化物层增厚，并增强其亲水性；过氧化氢则是一种强氧化剂，可有效去除有机污染物。

清洗过程：将晶圆放入 SC-1 溶液中，在 70-80°C 的温度下进行处理，时间一般为 5-10 分钟。在这个过程中，溶液中的化学成分与晶圆表面的污染物发生反应，使有机污染物被氧化分解并溶解在溶液中，同时自然氧化物层的增厚有助于将颗粒等杂质从晶圆表面剥离。

冲洗与干燥：完成 SC-1 清洗后，要用大量的去离子水对晶圆进行彻底冲洗，以去除残留的 SC-1 溶液和溶解的污染物。然后再次进行干燥处理，确保晶圆表面干净且无水渍。

标准清洗 2（SC-2）

溶液配制：SC-2 溶液由盐酸（HCl）、过氧化氢（H₂O₂）和去离子水组成，典型的比例为 1:1:6 至 1:2:8。盐酸具有较强的酸性，可以去除晶圆表面的金属离子和部分无机污染物；过氧化氢则继续发挥其氧化作用，协助去除残留的有机污染物。

清洗过程：将经过 SC-1 清洗和冲洗干燥后的晶圆放入 SC-2 溶液中，在 70-80°C 的温度下进行处理，时间同样为 5-10 分钟。在这个过程中，盐酸会与金属离子发生反应，将其溶解形成可溶性的金属氯化物，而过氧化氢则会进一步氧化残留的有机污染物，使其更容易被去除。

冲洗与干燥：SC-2 清洗完成后，同样需要用大量的去离子水进行充分冲洗，以去除残留的 SC-2 溶液和溶解的污染物。最后再次进行干燥处理，使晶圆表面完全干燥。

其他辅助步骤

兆声波清洗：在一些先进的 RCA 清洗工艺中，会在 SC-1 清洗之前或之后引入兆声波清洗步骤。兆声波清洗利用高频声波在液体介质中产生的微小空化气泡，当这些气泡破裂时会产生局部的冲击波和微射流，能够更有效地去除晶圆表面的颗粒污染物，提高清洗效果。

稀释氢氟酸（DHF）清洗：在某些情况下，为了去除晶圆表面的自然氧化层或一些特定的金属污染物，会在 RCA 清洗流程中加入稀释氢氟酸（DHF）清洗步骤。DHF 可以腐蚀表层的二氧化硅，并同时去除被二氧化硅吸附的部分金属、颗粒沾污，但不会对硅本身造成明显的腐蚀。不过，由于 DHF 具有一定的腐蚀性和危险性，使用时需要严格控制其浓度和处理时间。