湿法清洗之RCA清洗,最新资讯,MEMS微纳代加工定制化解决方案-引领mems器件工艺新潮

一、前言

在半导体器件制造流程中，晶圆表面的洁净度直接决定了器件的良率、可靠性与性能。晶圆从硅锭切割成型后，表面会不可避免地附着颗粒杂质、有机残留、金属污染物及自然氧化层，即使是微米级甚至纳米级的杂质，也可能导致器件功能失效，因此晶圆清洗是半导体制造流程中不可或缺的关键工序。

晶圆清洗并非简单的表面清洁，而是基于工艺需求所进行的原子级清洁。清洗目的包括去除颗粒、金属离子、有机残留物及自然氧化层等四类主要污染物。主流的晶圆清洗技术可分为两大类，湿法清洗和干法清洗，各类清洗工艺基于不同的作用机理，适配不同的污染物类型。

湿法清洗是半导体制造中应用最广泛的晶圆清洗技术，其核心原理是利用化学溶液的氧化、络合、刻蚀作用，结合物理辅助手段，将晶圆表面的污染物溶解或剥离，再通过去离子水冲洗去除残留。

二、RCA清洗

RCA清洗工艺是湿法清洗中应用最广泛的标准化工艺，其核心通过SC-1、SC-2两步化学清洗实现晶圆表面的深度清洁。

图片5.png

单片兆声清洗机

我司单片兆声清洗机标配两路化学液路，可满足单片的标准RCA清洗工艺。

1、SC-1

SC-1溶液由氨水（NH₄OH）、双氧水（H₂O₂）与去离子水（DIW）按特定比例配制，主要用于去除晶圆表面的有机污染物和颗粒物。H₂O₂作为强氧化剂，能氧化光刻胶残留、油脂等有机污染物，使其部分分解为更易溶解或脱离的小分子产物，同时H₂O₂可在晶圆表面形成一层厚度约1~2 nm的化学氧化膜，使表面呈亲水性，利于溶液渗入颗粒与衬底间的界面；NH₄OH可轻微侵蚀该氧化膜，促使附着于膜上的颗粒物脱离，并借助液流带离，这种氧化、侵蚀、再氧化的循环过程，促使溶液不断剥离表层及附着颗粒。除了以上的反应外，在处于SC-1强碱性（pH≈10~11）环境中时，Si/SiO₂表面与颗粒均带负电，zeta电位同为负，产生强静电斥力，该斥力有效克服了范德华力、毛细力等吸附力，使颗粒从表面脱离，阻止脱落颗粒重新吸附，提升清洗效率。SC-1适用于去除有机残留物及粒径大于0.1 μm的颗粒，但不能有效去除金属离子，反而可能因金属络合物的形成导致某些金属在表面再沉积，因此后续必须搭配SC-2清洗。

2、SC-2

SC-2溶液由盐酸（HCl）、双氧水（H₂O₂）与去离子水（DIW）按特定比例配制，主要用于去除晶圆表面的金属离子污染物。H₂O₂ 在酸性环境下是强氧化剂，把晶圆表面Fe、Ni、Cr、Zn、Na、K等重金属及碱金属杂质氧化成高价金属离子，此时晶圆表面同样会氧化形成一层致密的SiO₂薄膜，该氧化膜可隔离金属，避免金属直接沉积或嵌入晶格内，并保持表面呈现亲水性，便于后续冲洗干燥；HCl 提供大量Cl−，与氧化后的金属离子形成金属氯络合物，氯络合物在水溶液中具有高溶解度，不会沉淀到晶圆表面，并能够随液流被带走，同时H⁺提供的酸性环境可溶解微量的金属氧化物或氢氧化物，使金属离子进入溶液并防止金属离子水解生成不溶性氢氧化物，避免其再沉积到晶圆表面。在SC-2强酸性环境下晶圆表面呈正电位，金属络合离子也带同种电荷，静电排斥，也可防止金属反沾。最后，酸性强氧化环境可进一步氧化SC-1未除净的微量有机残留，同时轻微钝化硅表面，让表面状态均匀稳定。

图片6.png