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半导体rca清洗工艺嘿，朋友！今天咱们来聊聊半导体 RCA 清洗工艺。
这玩意儿啊，就像是给半导体芯片做了一场深度的“沐浴”，把那些脏东西、杂质啥的统统洗掉，让芯片能清清爽爽地工作。
你想想，半导体芯片就像一个超级精细的微缩城市，里面的电路就像是错综复杂的道路和管道。
要是这些道路和管道里堆满了灰尘和杂物，那还能正常运转吗？肯定不行！所以这 RCA 清洗工艺就派上用场啦。
这 RCA 清洗工艺，那可不是随便搞搞的。
它有一套严格又精细的流程，就跟大厨做菜一样，每一步都得恰到好处。
先来说说第一步，化学浸泡。
这就好比给芯片泡个“药水澡”，让那些顽固的污渍先松松劲儿。
这药水可是精心调配的，得有合适的成分和浓度，多一点少一点都不行，要不然芯片就得“闹脾气”。
然后是冲洗环节，这就像是打开水龙头给芯片来个“大水冲澡”。
可别小看这冲洗，水流的速度、压力都得控制好，不然冲得太猛，芯片上的“小零件”都得被冲跑了。
还有啊，在整个清洗过程中，温度的控制也特别重要。
温度高了，芯片可能会“中暑”；温度低了，那些污渍又洗不干净，这可真是个技术活！而且，这清洗的环境也得讲究。
得像手术室一样干净，一粒灰尘都不能有。
不然那些灰尘飘到芯片上，之前的努力不就都白费啦？你说，这半导体 RCA 清洗工艺是不是特别复杂又精细？要是哪一个环节出了差错，那芯片可就没法正常工作啦，说不定整个电子产品都会出问题。
所以啊，从事这方面工作的人，那可得有十足的耐心和细心，就像绣花一样，一针一线都不能出错。
总之，半导体 RCA 清洗工艺就像是给半导体芯片做了一次精心的呵护，让它们能够以最佳的状态为我们服务。
这工艺虽然复杂，但却至关重要，你说是不是？。
化学反应原理
H2SO4+H2O2→HO-(SO2)-O-
OH<H2SO5>+H2O
HO-(SO2)-O-OH+(CH2)n→CO2+H2O 有机物、微粒
、金属
槽体浸泡、
加热
硫酸药液比较粘稠，为
冲洗掉H2SO4，在硫酸槽
后面的热水槽（Hot-
QDR)中装有兆声波装置。
微粒、有机物
槽体浸泡、
超声、兆声
、加热、循
环、过滤
SC1槽使用兆声波方式。
兆声清洗时，由于
0.8Mhz的加速度作用，
能去除 ≥ 0.2 μm 颗
粒，而且又可避免超声
洗晶片产生损伤。
金属+离子 + CL-→氯化化合物金属、微粒槽体浸泡、
加热、循环
、过滤
经过大量实验发现
HF+H2O2液清洗去除金属
的能力比较强，在一些
IC芯片制造厂，常使用
HF+H2O2来代替SC2清洗
SiO2 + 6HF→H2SiF6 + 2H2O氧化物、金属槽体浸泡、
控温、循环
、过滤
HF对硅晶圆片表面的硅
几乎不腐蚀，HF对不同
材料的刻蚀情况如下：
PSG >> SiO2>> Si3N4
>>Si
冲洗晶圆片表面的残留药液,并且不可以带入其他的杂质离子。
清洗
喷淋、鼓泡
、溢流、快
排
为了得到更好冲洗效
果，有时会在水槽上安
置兆声波振荡器。
一些
高温药液槽(H2SO4
H3PO4 SC1等)后使用高
温快排槽（Hot-QDR)目标清除污
染物
配置功能其他说明。
硅片清洗工艺采用RCA方法，这是半导体行业硅片的标准清洗步骤：1) 配制氢氟酸溶液（1：20，本次100ml2000ml ）2) 硅片支架清洗、吹干待用3) 取硅片放于支架上，按照顺序放好4) 配3＃液（硫酸：H2O2=3:1 ，本次660ml ：220ml ），硫酸最后加，同时另一容器煮水5) 用3＃液煮洗，15min ，加热至250 ℃，拎起支架稍凉片刻6) 将支架放到热水中，冲水7) 配制1＃液（氨水：H2O2：H2O＝1：1：5-1:1:7 ），前两者倒入热水中，加热75～85℃，时间10～20min （时间不可太长，因为氨水对硅有腐蚀作用，利用络合作用去除重金属杂质），取出硅片支架，放入1＃液，15min ，取出放到热水中，冲水8) 配制2＃液（HCl ：H2O2：H2O ＝1：1：5，本次240ml240ml1200ml ）前两者倒入热水中。
9) 取出硅片，放入2＃液，15min ，取出放热水中，冲水。
10) 10％的氢氟酸(1:20 ，本次100ml2000ml) 时间5～10s ，去除硅表面氧化层11) 去离子水冲洗时间20min* RCA标准清洗法是1965 年由Kern 和Puotinen 等人在N.J.Princeton 的RCA实验室首创的，并由此而得名。
RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法，该清洗法主要包括以下几种清洗液。
（1）SPM：H2SO4 /H2O2 120～150℃SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO 2 和H2O。
用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。
（2）HF(DHF)：HF(DHF)20～25℃DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时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 等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。
RCA清洗对硅片表面电荷状态的影响研究硅片作为一种常见的半导体材料，在电子器件制造过程中起到重要的作用。
为了保证硅片表面的纯净度和去除表面残留的杂质，常使用RCA清洗方法进行处理。
然而，人们对RCA清洗对硅片表面电荷状态的影响还存在一定的争议。
本文将针对这一问题展开研究，并探讨RCA清洗对硅片表面电荷状态的具体影响。
一、RCA清洗方法简介RCA清洗方法是一种经典的半导体材料表面处理方法，其全称为RCA Clean（Radio Corporation of America Clean）。
该方法主要包括两个步骤：第一步为酸性溶液清洗，通常使用H2O2-H2SO4溶液进行，可以去除硅表面的有机和无机污染物；第二步为碱性溶液清洗，一般使用NH4OH-H2O2-H2O溶液处理，能够去除硅表面的金属离子污染。
通过这两个步骤的清洗处理，能够有效地去除硅片表面的杂质，提高材料的纯净度和电性能。
二、RCA清洗对硅片表面电荷状态的影响2.1 清洗前后的电荷状态对比研究人员通过表面电荷状态测试方法（如接触角测试、电子能谱分析等）对比研究了RCA清洗前后硅片表面的电荷状态。
结果显示，清洗前的硅片表面存在较多的有机和无机杂质，这些杂质会导致硅片表面的电荷不均匀分布，并且可能形成电荷团簇。
而经过RCA清洗处理后，硅片表面的电荷状态得到了显著改善，电荷分布更加均匀。
2.2 清洗对硅片表面电子能级结构的影响研究人员利用光电子能谱仪对比研究了RCA清洗前后硅片表面的电子能级结构变化。
结果显示，清洗前的硅片表面存在较多的能带弯曲和能上移现象，这对硅片的电性能产生了负面影响。
而经过RCA清洗后，硅片表面的能带结构变得平整，能带弯曲和能上移现象得到了有效抑制。
2.3 清洗对电子迁移率的影响电子迁移率是硅片材料电性能的重要指标之一。
研究人员通过晶体管测试等方法对比研究了RCA清洗前后硅片的电子迁移率。
结果表明，清洗前的硅片由于表面存在较多杂质，电子迁移率较低。
硅片的RCA清洗工艺
硅片的RCA清洗工艺是一种常用的表面清洗方法，用于去除硅片表面的有机和无机杂质，以保证硅片的纯净度和表面质量。
下面是硅片的RCA清洗工艺的详细步骤：
1. 准备工作：清洗室要保持干净，并确保所有使用的设备和容器都是清洁的。
准备好所需的化学试剂，包括去离子水、浓硝酸（HNO3）、浓氢氟酸（HF）和去离子水。
2. 第一次清洗（SC1）：将硅片放入清洗容器中，并加入去离子水，使其完全浸没。
将容器放入超声波清洗器中，超声波清洗时间一般为5-10分钟。
然后将容器取出，将硅片转移到新的容器中，并加入浓硝酸（HNO3）和去离子水的混合液体。
浸泡时间一般为10-15分钟。
清洗结束后，用去离子水冲洗硅片，确保将所有化学物质冲洗干净。
3. 第二次清洗（SC2）：将硅片转移到新的容器中，并加入浓氢氟酸（HF）和去离子水的混合液体。
浸泡时间一般为10-15分钟。
清洗结束后，用去离子水冲洗硅片，确保将所有化学物质冲洗干净。
4. 最后清洗：将硅片放入去离子水中，进行最后的冲洗，以确保将所有残留的化学物质彻底去除。
可以使用超声波清洗器来帮助清洗。
5. 干燥处理：将清洗后的硅片放入干燥器中，进行干燥处理。
确保硅片完全干燥，以避免水分残留。
需要注意的是，在进行硅片的RCA清洗工艺时，要注意安全操作，避免接触到化学试剂，以免对身体造成伤害。
同时，清洗过程中要保持环境的洁净，避免灰尘和其他杂质污染硅片表面。
（完整）RCA清洗步骤
(完整)RCA标准清洗步骤硅片清洗工艺采用RCA方法，这是半导体行业硅片的标准清洗步骤：
1)配制氢氟酸溶液(1：20，本次100ml2000ml）
2)硅片支架清洗、吹干待用
3)取硅片放于支架上，按照顺序放好
4)配3＃液（硫酸:H2O2=3:1，本次660ml：220ml），硫酸最后加，同时另一容器煮水
5)用3＃液煮洗,15min，加热至250℃，拎起支架稍凉片刻
6)将支架放到热水中,冲水
7)配制1#液(氨水:H2O2：H2O＝1:1：5-1:1:7），前两者倒入热水中，加热75～85℃，时间10~20min
（时间不可太长，因为氨水对硅有腐蚀作用，利用络合作用去除重金属杂质），取出硅片支架，放入1＃液，15min，取出放到热水中,冲水
8)配制2＃液（HCl：H2O2：H2O＝1：1:5，本次240ml240ml1200ml）前两者倒入热水中。
9)取出硅片，放入2#液,15min,取出放热水中,冲水。
10)10％的氢氟酸(1:20，本次100ml2000ml）时间5～10s，去除硅表面氧化层
11)去离子水冲洗时间20min。
RCA清洗工艺在现代半导体制造和微电子领域，RCA 清洗工艺是一项至关重要的技术。
它就像是一位“清洁工”，但这位“清洁工”可不简单，它能够确保芯片等微小而精密的部件保持极高的清洁度，为产品的高性能和高可靠性奠定基础。
RCA 清洗工艺的名称源于它的发明者——美国无线电公司（Radio Corporation of America，简称 RCA）。
这种清洗工艺在 20 世纪 60 年代被开发出来，从那时起，它就一直在半导体制造中发挥着不可或缺的作用。
那么，RCA 清洗工艺究竟是如何工作的呢？简单来说，它主要通过一系列的化学溶液浸泡和冲洗步骤，来去除芯片表面的各种污染物。
这些污染物可能包括微小的颗粒、有机物、金属离子等等。
想象一下，芯片表面就像是一个极其微小的舞台，而这些污染物就像是捣乱的“小角色”，会影响整个“演出”的效果。
RCA 清洗工艺就是要把这些“小角色”统统清除掉。
RCA 清洗工艺通常包括两个主要的清洗步骤，分别称为标准 RCA清洗一号液（SC-1）和标准 RCA 清洗二号液（SC-2）。
先来说说 SC-1 清洗液。
它主要由氢氧化铵（NH₄OH）、过氧化氢（H₂O₂）和水按一定比例混合而成。
在这个过程中，氢氧化铵提供了碱性环境，有助于去除芯片表面的颗粒和有机物。
而过氧化氢则具有氧化作用，可以将一些金属离子氧化成更容易溶解的形式，从而被清洗掉。
当芯片浸泡在SC-1 清洗液中时，就像是在进行一场“大扫除”，各种污染物纷纷被“驱赶”。
接下来是 SC-2 清洗液。
它主要由盐酸（HCl）、过氧化氢和水组成。
SC-2 清洗液的主要作用是去除金属离子。
盐酸的酸性环境能够帮助溶解金属离子，而过氧化氢则有助于将金属离子氧化成更高价态，使其更容易被清除。
在实际的清洗过程中，芯片会依次经过 SC-1 和 SC-2 清洗液的浸泡，每个步骤都有特定的温度、时间和浓度要求。
这些参数的精确控制对于清洗效果至关重要。
如果温度过高或时间过长，可能会对芯片造成损伤；如果温度过低或时间过短，则可能无法彻底清除污染物。
半导体制程rca清洗技术概述
半导体制程RCA清洗技术（Radio Corporation of America清洗技术）是一种用于半导体制程的清洗技术，主要用于去除制程中的有机和无机杂质，保证器件性能和可靠性。
以下是该技术的一般概述：
1. 清洗溶液配制：通常使用两种溶液进行清洗，一种是SC-1（酸性清洗溶液），由氢氧化铵和过氧化氢组成；另一种是SC-2（碱性清洗溶液），由氨水和过氧化氢组成。
2. 清洗步骤：
a. SC-1清洗：将待清洗的器件浸泡在温度为60-70°C的SC-1溶液中，清洗时间通常为5-15分钟，通过化学反应去除有机污染物。
b. 稀酸清洗：使用稀硝酸或稀盐酸进行清洗，去除金属离子等无机污染物。
c. 漂洗：使用去离子水对器件进行漂洗，去除残留的清洗溶液。
d. SC-2清洗：将器件浸泡在温度为60-70°C的SC-2溶液中，清洗时间通常为5-10分钟，通过化学反应去除有机和无机污染物。
e. 漂洗：再次使用去离子水对器件进行漂洗，去除残留的清洗溶液。
3. 干燥：将清洗后的器件进行高温烘干，去除水分和残留的溶液。
RCA清洗技术广泛应用于半导体制程中的各个环节，例如晶圆清洗、纳米加工和金属蒸镀等，能够有效提高器件的质量和性能。
半导体硅片RCA清洗技术
传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统
清洗工序：SC-1 →DHF →SC-2
1. SC-1清洗去除颗粒：
⑴目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。
⑵去除颗粒的原理：
硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。
①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温
度无关。
②SiO2的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。
③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。
④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。
⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度,可抑制颗粒的去除率的下降。
⑥随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。
⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。
⑧超声波清洗时，由于空洞现象，只能去除≥0.4 μm 颗粒。
兆声清洗时，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除≥0.2 μm 颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声洗晶片产生损伤。
⑨在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。
⑶. 去除金属杂质的原理：
①由于硅表面的氧化和腐蚀作用，硅片表面的金属杂质，将随腐蚀层而进入清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。
②由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上如：Al、Fe、Zn等便易附着在自然氧化膜上。
而Ni、Cu则不易附着。
③Fe、Zn、Ni、Cu的氢氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的，有时会附着在自然氧化膜上。
④实验结果：
a. 据报道如表面Fe浓度分别是1011、1012、1013 原子/cm2三种硅片放在SC-1液中清洗后，三种硅片Fe浓度均变成1010 原子/cm2。
若放进被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后，结果浓度均变成1013/cm2。
b. 用Fe浓度为1ppb的SC-1液，不断变化温度，清洗后硅片表面的Fe浓度随清洗时间延长而升高。
对应于某温度洗1000秒后，Fe浓度可上升到恒定值达1012~4×1012 原子/cm2。
将表面Fe浓度为1012 原子/cm2硅片，放在浓度为1ppb的SC-1液中清洗，表面Fe浓度随清洗时间延长而下降，对应于某一温度的SC-1液洗1000秒后，可下降到恒定值达4×1010~6×1010 原子/cm2。
这一浓度值随清洗温度的升高而升高。
从上述实验数据表明：硅表面的金属浓度是与SC-1清洗液中的金属浓度相对应。
晶片表面的金属的脱附与吸附是同时进行的。
即在清洗时，硅片表面的金属吸附与脱附速度差随时间的变化到达到一恒定值。
以上实验结果表明：清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度。
其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形态无关。
c. 用Ni浓度为100ppb的SC-1清洗液，不断变化液温，硅片表面的Ni浓度在短时间内到达一恒定值、即达1012~3×1012原子/cm2。
这一数值与上述Fe浓度1ppb的SC-1液清洗后表面Fe浓度相同。
这表明Ni脱附速度大，在短时间内脱附和吸附就达到平衡。
⑤清洗时，硅表面的金属的脱附速度与吸附速度因各金属元素的不同而不同。
特别是对Al、Fe、Zn。
若清洗液中这些元素浓度不是非常低的话，清洗后的硅片表面的金属浓度便不能下降。
对此，在选用化学试剂时，按要求特别要选用金
属浓度低的超纯化学试剂。
例如使用美国Ashland试剂，其CR-MB级的金属离子浓度一般是：H2O2 ＜10ppb 、HCL ＜10ppb、NH4OH ＜10ppb、H2SO4＜10ppb
⑥清洗液温度越高，晶片表面的金属浓度就越高。
若使用兆声波清洗可使温度下降，有利去除金属沾污。
⑦去除有机物。
由于H2O2的氧化作用，晶片表面的有机物被分解成CO2、H2O而被去除。
⑧微粗糙度。
晶片表面Ra与清洗液的NH4OH组成比有关，组成比例越大，其Ra变大。
Ra 为0.2nm的晶片,在NH4OH: H2O2: H2O =1:1:5的SC-1液清洗后，Ra可增大至0.5nm。
为控制晶片表面Ra，有必要降低NH4OH的组成比，例用0.5:1:5
⑨COP（晶体的原生粒子缺陷）。
对CZ硅片经反复清洗后，经测定每次清洗后硅片表面的颗粒≥2 μm 的颗粒会增加，但对外延晶片，即使反复清洗也不会使≥0.2 μm 颗粒增加。
据近几年实验表明，以前认为增加的粒子其实是由腐蚀作用而形成的小坑。
在进行颗粒测量时误将小坑也作粒子计入。
小坑的形成是由单晶缺陷引起，因此称这类粒子为COP（晶体的原生粒子缺陷）。
据介绍直径200 mm 硅片按SEMI要求：
256兆≥0.13 μm，＜10个/ 片，相当COP约40个。
