半導(dǎo)體RCA清洗工藝中使用的主要藥液包括以下幾種,每種均針對(duì)特定類(lèi)型的污染物設(shè)計(jì),并通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高效清潔:
SC-1(堿性清洗液)
成分組成:由氫氧化銨(NH?OH)、過(guò)氧化氫(H?O?)和去離子水按比例混合而成,常見(jiàn)配比為1:1:5至1:2:7(體積比)。
核心作用:作為堿性溶液,主要用于去除顆粒、有機(jī)污染物及部分金屬雜質(zhì)。其機(jī)理在于雙氧水的強(qiáng)氧化性分解有機(jī)物,同時(shí)氨水的堿性環(huán)境使硅片表面形成增厚的氧化層并攜帶負(fù)電荷,通過(guò)靜電排斥力剝離附著的顆粒;此外,該過(guò)程還能絡(luò)合金屬離子,防止重新沉積。
工藝參數(shù):通常在70–80°C下處理5–10分鐘,后續(xù)需用大量去離子水徹底沖洗以避免殘留。
SC-2(酸性清洗液)
成分組成:含鹽酸(HCl)、過(guò)氧化氫(H?O?)和去離子水,典型配比為1:1:6至1:2:8(體積比)。
核心作用:針對(duì)金屬污染進(jìn)行深度清除。鹽酸溶解金屬氧化物生成可溶性氯化物,而雙氧水進(jìn)一步氧化殘留的金屬或有機(jī)物,尤其對(duì)堿性步驟后遺留的雜質(zhì)有效。此步驟還能中和前序反應(yīng)的堿性環(huán)境,確保表面電中性。
工藝參數(shù):同樣在70–80°C條件下運(yùn)行5–10分鐘,完成后必須充分水洗以終止反應(yīng)并去除溶解產(chǎn)物。
稀釋氫氟酸(DHF)
成分組成:氫氟酸與水的稀釋混合物,常用比例為H?O:HF=100:1~20:1(體積比)。
核心作用:專(zhuān)門(mén)用于蝕刻去除SC-1/SC-2過(guò)程中形成的氧化層(如SiO?),同時(shí)釋放被吸附的金屬離子和微顆粒。由于其各向同性腐蝕特性,可均勻剝離表層而不損傷底層硅基體。
工藝要點(diǎn):因HF的高腐蝕性和毒性,操作時(shí)間極短(通常1–2分鐘),且需嚴(yán)格監(jiān)控濃度與溫度,避免過(guò)蝕風(fēng)險(xiǎn)。
硫酸-雙氧水混合液(SPM)
成分組成:濃硫酸(H?SO?)與雙氧水按3:1至5:1的比例調(diào)配。
核心作用:預(yù)處理階段的強(qiáng)力清洗劑,適用于去除頑固有機(jī)物及重金屬(如金、銅)。高溫下硫酸提供強(qiáng)酸性環(huán)境促使有機(jī)物脫水碳化,雙氧水則將這些碳化物氧化為氣體逸出,實(shí)現(xiàn)深度凈化。
工藝參數(shù):需在100–120°C高溫下維持10–30分鐘,常用于晶圓初始脫脂或光刻膠去除前的準(zhǔn)備工作。
緩沖氧化物蝕刻液(BOE)
成分組成:氫氟酸與氟化銨按1:6體積比配制。
核心作用:相較于純DHF,BOE通過(guò)緩沖體系實(shí)現(xiàn)更可控的二氧化硅蝕刻速率,減少對(duì)底層材料的損傷,常用于精細(xì)圖案轉(zhuǎn)移后的氧化層修整。
這些藥液通過(guò)分步反應(yīng)協(xié)同作用,依次去除有機(jī)物、金屬離子、氧化層及顆粒污染物。實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)根據(jù)污染物類(lèi)型調(diào)整配方比例、溫度與處理時(shí)間,并結(jié)合兆聲波輔助提升清洗效率。
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