RCA洗淨

RCA洗淨（英語：RCA clean）是一組標準的晶片洗淨步驟，用於在進行高溫工藝（如氧化、擴散、化學氣相沉積）前，對晶圓進行處理，在半導體製造中具有關鍵作用。

該工藝由Werner Kern於1965年在美國無線電公司（RCA）工作期間所開發。^[1]^[2]^[3]它包括依次進行以下化學處理過程：

有機污染物的去除（有機洗淨 + 微粒洗淨）
薄氧化層的去除（氧化層剝離，可選步驟）
離子污染物的去除（離子洗淨）

標準流程

晶片在處理前需先浸泡於去離子水中。如果污染嚴重（如可見殘留物），可能需要先使用食人魚洗液進行預洗淨。每個步驟之間需用去離子水充分沖洗乾淨。^[4]

理想情況下，以下步驟應在熔融石英或熔融硅器皿中進行（不可使用硼硅酸鹽玻璃器皿，因為其雜質會析出並導致污染）。^{[來源請求]}同時建議使用電子級（或「CMOS級」）化學品，以避免因雜質重新污染晶片。^[4]

第一步（SC-1）：有機洗淨 + 微粒洗淨

第一步稱為SC-1（Standard Clean 1），使用的溶液為（比例可變）：^[4]

去離子水5份
氨水（NH₃含量29%）1份
過氧化氫溶液（H₂O₂含量30%）1份

在75°C或80°C下處理晶片，通常持續10分鐘。^[1]該鹼性-過氧化物混合液能去除有機殘留物，並能高效清除微粒，甚至是不溶性顆粒，因為SC-1會改變表面和顆粒的界達電位，使其相互排斥。^[5]此處理會在硅表面形成約10埃（Å）厚的二氧化硅薄層，同時也可能引入少量金屬污染（特別是鐵），將在下一步被清除。

第二步（可選）：氧化層剝離

此步驟為可選步驟（適用於裸硅晶片），是將晶片短時間浸入1:100或1:50的氫氟酸水溶液中，在25°C下約15秒，以去除薄氧化層及部分離子污染物。若此步驟未在超高純材料與超潔淨容器中執行，可能會因硅表面高度活潑而導致再污染。無論是否進行此步驟，下一步（SC-2）都會溶解並再生一層氧化層。^[4]

第三步（SC-2）：離子洗淨

第三步為SC-2，所用溶液配比為（比例可變）：^[4]

去離子水6份
鹽酸（HCl，濃度37%）1份
過氧化氫溶液（H₂O₂，濃度30%）1份

在75°C或80°C下處理，通常持續10分鐘。該步驟能有效去除金屬離子污染物的殘留物，其中一些是SC-1步驟中引入的。^[1]此外，它還會在晶片表面留下一層鈍化保護層，防止表面被後續污染（裸硅表面暴露後會立即被污染）。^[4]

第四步：沖洗與乾燥

如果RCA洗淨在高純度化學品與潔淨器皿條件下執行，則在晶片仍浸沒於水中時即可獲得極其潔淨的表面。但沖洗與乾燥步驟必須正確執行（例如使用流動水），因為晶片表面極易被水面上的有機物或微粒再次污染。為此，可採用多種方法對晶片進行有效的沖洗與乾燥。^[4]

補充說明

在外部洗淨（ex situ）工藝中，首個步驟通常是使用三氯乙烯、丙酮和甲醇對晶片進行超聲波脫脂處理。^[6]

參考

^ ^1.0 ^1.1 ^1.2 SOP for RCA Clean. www.mines.edu. （原始內容存檔於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 , 編. Chapter 8: Remote Plasma Processing for Silicon Wafer Cleaning. Noyes Publications. 1993: 356–357. ISBN 978-0-8155-1331-5.

[Mines.edu-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 SOP for RCA Clean. www.mines.edu. （原始內容存檔於2000年3月5日）.

[kern90-2] 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 .

[kern702-3] W. Kern and D. A. Puotinen: RCA Rev. 31 (1970) 187.

[auto-4] 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.

[5] 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.

[6] Rudder, Ronald; Thomas, Raymond; Nemanich, Robert. Kern, Werner , 編. Chapter 8: Remote Plasma Processing for Silicon Wafer Cleaning. Noyes Publications. 1993: 356–357. ISBN 978-0-8155-1331-5.

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