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RCA清洗工藝是一種在半導體制造過程中被廣泛應用的工藝,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用。
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隨著半導體技術的發(fā)展，半導體器件和集成電路內各元件及連線越來越微細，因此制造過程中，塵粒、金屬等的污染，對晶片內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行清洗，以有效地使用化學溶液清除殘留在硅片表面上的各種雜質。
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硅片是半導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。半導體領域中的濕式清洗技術是伴隨設備的微小化及對產品質量要求的不斷提高而提高的，是以 RCA?清洗技術為基本的框架，經過多年的不斷發(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不到高質量的要求。
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目前在國內，對硅片表面進行化學清洗的設備比較多，但大多屬于手動設備，在實際應用過程中存在工藝一致性差、效率低下、無法適應大批量生產等缺點。國外進口的全自動 RCA?清洗機雖然性能優(yōu)越，但售價非常昂貴，使眾多半導體生產廠家望而卻步。鑒于此，華林科納（江蘇）CSE自主獨立開發(fā)了全自動半導體RCA 清洗機，經過試驗和用戶使用驗證，完全能達到用戶的使用要求。
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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行，這樣就不可避免的產生各種環(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。玷污經常導致有缺陷的芯片。致命的缺陷是導致硅片上的芯片無法通過電學測試的原因。據(jù)統(tǒng)計，80% 的芯片電學失效是由玷污帶來的缺陷引起的 。硅片清洗的目標是去除所有表面玷污 顆粒、金屬雜質、有機物玷污、自然氧化層。RCA 標準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，但是當有機物沾污特別嚴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品以及化學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。
本文關鍵詞：RCA清洗工藝;?化學清洗;?清洗設備;?全自動設備;
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