RCA清洗工艺是一种在半导体制造过程中被广泛应用的工艺,是去除硅片表面各类玷污的有效方法。华林科纳（江苏）的工程师在本文中简单介绍了RCA清洗工艺的原理及应用。
随着半导体技术的发展，半导体器件和集成电路内各元件及连线越来越微细，因此制造过程中，尘粒、金属等的污染，对晶片内电路功能的损坏影响越来越大。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造工艺过程中均需要对硅片表面进行清洗，以有效地使用化学溶液清除残留在硅片表面上的各种杂质。
硅片是半导体器件和集成电路中使用最广泛的基底材料，对其表面的清洗是整个硅片制造工艺中极为重要的环节之一。半导体领域中的湿式清洗技术是伴随设备的微小化及对产品质量要求的不断提高而提高的，是以 RCA 清洗技术为基本的框架，经过多年的不断发展形成。完全清洁的基片表面是实现高性能处理的第一步。如果基底表面不完全清洁，其他处理无论如何控制也达不到高质量的要求。
目前在国内，对硅片表面进行化学清洗的设备比较多，但大多属于手动设备，在实际应用过程中存在工艺一致性差、效率低下、无法适应大批量生产等缺点。国外进口的全自动 RCA 清洗机虽然性能优越，但售价非常昂贵，使众多半导体生产厂家望而却步。鉴于此，华林科纳（江苏）CSE自主独立开发了全自动半导体RCA 清洗机，经过试验和用户使用验证，完全能达到用户的使用要求。
RCA 清洗工艺过程及原理—
半导体制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。一个硅片表面具有多个微芯片，每个芯片又差不多有数以百万计的器件和互连线路，它们对玷污都非常敏感。玷污经常导致有缺陷的芯片。致命的缺陷是导致硅片上的芯片无法通过电学测试的原因。据统计，80% 的芯片电学失效是由玷污带来的缺陷引起的 。硅片清洗的目标是去除所有表面玷污 颗粒、金属杂质、有机物玷污、自然氧化层。RCA 标准清洗法就是针对清除硅片表面各种玷污而创立的，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。该方法的思路是首先去除硅片表面的有机沾污，因为有机物会遮盖部分硅片表面，从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除; 然后溶解氧化膜，因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷; 最后再去除颗粒、金属等沾污，同时使硅片表面钝化。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: H2 SO4 /H2 O2 (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 CO2 和 H2 O。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。用 DHF 清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。
( 3 )APM (SC － 1 ) :NH4 OH /H2 O2 /H2 O (30 ～ 80) 由于 H2 O2 的作用，硅片表面有一层自然氧化膜( SiO2 ) ，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si 被 NH4OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。在NH4OH 腐蚀硅片表面的同时，H2 O2 又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。
( 4) HPM( SC － 2) : HCl /H2 O2 /H2 O( 65 ～ 85)用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下 HPM 就能除去 Fe 和 Zn。
( 5) Ultrapure water( UPW) 通常叫做 DI 水，UPW采用臭氧化的水稀释化学品以及化学清洗后晶片的冲洗液 。
RCA 清洗附加超声能量后，可减少化学品及 DI水的消耗量，缩短晶片在清洗液中的浸蚀时间，减轻湿法清洗的各向同性对积体电路特征的影响，增加清洗液使用寿命。
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