RCA洗净
RCA洗净（英語：RCA clean）是一组标准的晶片洗净步骤，用于在进行高温工艺（如氧化、扩散、化学气相沉积）前，对晶圓进行处理，在半导体制造中具有关键作用。
该工艺由Werner Kern于1965年在美國無線電公司（RCA）工作期间所开发。[1][2][3]它包括依次进行以下化学处理过程：
- 有机污染物的去除（有机洗净 + 微粒洗净）
- 薄氧化层的去除（氧化层剥离，可选步骤）
- 离子污染物的去除（离子洗净）
标准流程
[编辑]晶片在处理前需先浸泡于去离子水中。如果污染严重（如可见残留物），可能需要先使用食人魚洗液进行预洗净。每个步骤之间需用去离子水充分冲洗干净。[4]
理想情况下，以下步骤应在熔融石英或熔融硅器皿中进行（不可使用硼硅酸盐玻璃器皿，因为其杂质会析出并导致污染）。[來源請求]同时建议使用电子级（或“CMOS级”）化学品，以避免因杂质重新污染晶片。[4]
第一步（SC-1）：有机洗净 + 微粒洗净
[编辑]第一步称为SC-1（Standard Clean 1），使用的溶液为（比例可变）：[4]
在75°C或80°C下处理晶片，通常持续10分钟。[1]该碱性-过氧化物混合液能去除有机残留物，并能高效清除微粒，甚至是不溶性颗粒，因为SC-1会改变表面和颗粒的界達電位，使其相互排斥。[5]此处理会在硅表面形成约10埃（Å）厚的二氧化硅薄层，同时也可能引入少量金属污染（特别是铁），将在下一步被清除。
第二步（可选）：氧化层剥离
[编辑]此步骤为可选步骤（适用于裸硅晶片），是将晶片短时间浸入1:100或1:50的氢氟酸水溶液中，在25°C下约15秒，以去除薄氧化层及部分离子污染物。若此步骤未在超高纯材料与超洁净容器中执行，可能会因硅表面高度活泼而导致再污染。无论是否进行此步骤，下一步（SC-2）都会溶解并再生一层氧化层。[4]
第三步（SC-2）：离子洗净
[编辑]第三步为SC-2，所用溶液配比为（比例可变）：[4]
- 去离子水6份
- 盐酸（HCl，浓度37%）1份
- 过氧化氢溶液（H2O2，浓度30%）1份
在75°C或80°C下处理，通常持续10分钟。该步骤能有效去除金属离子污染物的残留物，其中一些是SC-1步骤中引入的。[1]此外，它还会在晶片表面留下一层钝化保护层，防止表面被后续污染（裸硅表面暴露后会立即被污染）。[4]
第四步：冲洗与干燥
[编辑]如果RCA洗净在高纯度化学品与洁净器皿条件下执行，则在晶片仍浸没于水中时即可获得极其洁净的表面。但冲洗与干燥步骤必须正确执行（例如使用流动水），因为晶片表面极易被水面上的有机物或微粒再次污染。为此，可采用多种方法对晶片进行有效的冲洗与干燥。[4]
补充说明
[编辑]在外部洗净（ex situ）工艺中，首个步骤通常是使用三氯乙烯、丙酮和甲醇对晶片进行超声波脱脂处理。[6]
相关
[编辑]参考
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 SOP for RCA Clean. www.mines.edu. （原始内容存档于2000年3月5日）.
- ^ Kern, W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. Journal of the Electrochemical Society. 1990, 137 (6): 1887–1892. Bibcode:1990JElS..137.1887K. doi:10.1149/1.2086825
.
- ^ W. Kern and D. A. Puotinen: RCA Rev. 31 (1970) 187.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Kern, W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. Journal of the Electrochemical Society. 1990, 137 (6): 1887–1892. Bibcode:1990JElS..137.1887K. doi:10.1149/1.2086825 .Kern, W. (1990). "The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology". Journal of the Electrochemical Society. 137 (6): 1887–1892. Bibcode:1990JElS..137.1887K. doi:10.1149/1.2086825.
- ^ Itano, M.; Kern, F. W.; Miyashita, M.; Ohmi, T. Particle removal from silicon wafer surface in wet cleaning process. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. 1993, 6 (3): 258. doi:10.1109/66.238174.
- ^ Rudder, Ronald; Thomas, Raymond; Nemanich, Robert. Kern, Werner , 编. Chapter 8: Remote Plasma Processing for Silicon Wafer Cleaning. Noyes Publications. 1993: 356–357. ISBN 978-0-8155-1331-5.
