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RCA清洗工藝是一種在半導(dǎo)體制造過程中被廣泛應(yīng)用的工藝,是去除硅片表面各類玷污的有效方法。華林科納（江蘇）的工程師在本文中簡單介紹了RCA清洗工藝的原理及應(yīng)用。
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隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件和集成電路內(nèi)各元件及連線越來越微細(xì)，因此制造過程中，塵粒、金屬等的污染，對晶片內(nèi)電路功能的損壞影響越來越大。因此在制作過程中除了要排除外界的污染源外，集成電路制造工藝過程中均需要對硅片表面進(jìn)行清洗，以有效地使用化學(xué)溶液清除殘留在硅片表面上的各種雜質(zhì)。
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硅片是半導(dǎo)體器件和集成電路中使用最廣泛的基底材料，對其表面的清洗是整個硅片制造工藝中極為重要的環(huán)節(jié)之一。半導(dǎo)體領(lǐng)域中的濕式清洗技術(shù)是伴隨設(shè)備的微小化及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高而提高的，是以 RCA?清洗技術(shù)為基本的框架，經(jīng)過多年的不斷發(fā)展形成。完全清潔的基片表面是實現(xiàn)高性能處理的第一步。如果基底表面不完全清潔，其他處理無論如何控制也達(dá)不到高質(zhì)量的要求。
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目前在國內(nèi)，對硅片表面進(jìn)行化學(xué)清洗的設(shè)備比較多，但大多屬于手動設(shè)備，在實際應(yīng)用過程中存在工藝一致性差、效率低下、無法適應(yīng)大批量生產(chǎn)等缺點。國外進(jìn)口的全自動 RCA?清洗機雖然性能優(yōu)越，但售價非常昂貴，使眾多半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家望而卻步。鑒于此，華林科納（江蘇）CSE自主獨立開發(fā)了全自動半導(dǎo)體RCA 清洗機，經(jīng)過試驗和用戶使用驗證，完全能達(dá)到用戶的使用要求。
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RCA 清洗工藝過程及原理—
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半導(dǎo)體制程中需要一些有機物和無機物參與完成，另外，制作過程總是在人的參與下在凈化室中進(jìn)行，這樣就不可避免的產(chǎn)生各種環(huán)境對硅片污染的情況發(fā)生。根據(jù)污染物發(fā)生的情況，大致可將污染物分為顆粒、有機物、金屬污染物及氧化物。一個硅片表面具有多個微芯片，每個芯片又差不多有數(shù)以百萬計的器件和互連線路，它們對玷污都非常敏感。玷污經(jīng)常導(dǎo)致有缺陷的芯片。致命的缺陷是導(dǎo)致硅片上的芯片無法通過電學(xué)測試的原因。據(jù)統(tǒng)計，80% 的芯片電學(xué)失效是由玷污帶來的缺陷引起的 。硅片清洗的目標(biāo)是去除所有表面玷污 顆粒、金屬雜質(zhì)、有機物玷污、自然氧化層。RCA 標(biāo)準(zhǔn)清洗法就是針對清除硅片表面各種玷污而創(chuàng)立的，是 1965?年由 Kern?和 Puotinen?等人在N. J. Princeton 的?RCA實驗室首創(chuàng)的，并由此而得名。該方法的思路是首先去除硅片表面的有機沾污，因為有機物會遮蓋部分硅片表面，從而使氧化膜和與之相關(guān)的沾污難以去除; 然后溶解氧化膜，因為氧化層是“沾污陷阱”，也會引入外延缺陷; 最后再去除顆粒、金屬等沾污，同時使硅片表面鈍化。RCA?是一種典型的、至今仍為最普遍使用的濕式化學(xué)清洗法，該清洗法主要包括以下幾種清洗液。
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( 1) SPM: H2?SO4?/H2?O2?(120?～?150) SPM 具有很高的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液中，并能把有機物氧化生成 CO2??和 H2?O。用 SPM?清洗硅片可去除硅片表面的重有機沾污和部分金屬，但是當(dāng)有機物沾污特別嚴(yán)重時會使有機物碳化而難以去除。
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( 2) HF( DHF) : HF( DHF) ( 20?～?25) DHF 可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附著在自然氧化膜上的金屬將被溶解到清洗液中，同時 DHF?抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的 Al，Fe，Zn，Ni?等金屬，DHF?也可以去除附著在自然氧化膜上的金屬氫氧化物。用 DHF?清洗時，在自然氧化膜被腐蝕掉時，硅片表面的硅幾乎不被腐蝕。
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( 3?)APM?(SC?－?1?) :NH4?OH /H2?O2?/H2?O?(30?～?80)?由于?H2?O2?的作用，硅片表面有一層自然氧化膜( SiO2?) ，呈親水性，硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si 被?NH4OH腐蝕，因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達(dá)到去除粒子的目的。在NH4OH 腐蝕硅片表面的同時，H2?O2??又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。
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( 4) HPM( SC?－?2) : HCl /H2?O2?/H2?O( 65?～?85)用于去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等金屬沾污。在室溫下 HPM?就能除去 Fe?和 Zn。
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( 5) Ultrapure water( UPW) 通常叫做 DI?水，UPW采用臭氧化的水稀釋化學(xué)品以及化學(xué)清洗后晶片的沖洗液 。
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RCA 清洗附加超聲能量后，可減少化學(xué)品及?DI水的消耗量，縮短晶片在清洗液中的浸蝕時間，減輕濕法清洗的各向同性對積體電路特征的影響，增加清洗液使用壽命。
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