rca清洗工艺氨水双氧水作用

在RCA清洗工艺中，氨水（NH₄OH）和双氧水（H₂O₂）的混合液（SC-1清洗液）主要起到去除颗粒、有机物及部分金属离子的作用。其具体作用机制如下：

1. 去除颗粒污染物

氧化分解颗粒：
双氧水作为强氧化剂，能将晶圆表面的有机颗粒（如光刻胶残留）氧化分解为CO₂和H₂O，同时氧化金属颗粒（如铝、铜）使其更易溶解。

静电排斥作用：
氨水提供碱性环境（OH⁻），使晶圆表面和颗粒表面带负电，通过同性电荷排斥力防止颗粒重新吸附。

微蚀刻作用：
氨水对硅表面的氧化层（SiO₂）有轻微腐蚀作用，削弱颗粒与硅基底的结合力，促使颗粒脱离。

2. 去除有机物污染物

氧化有机物：
双氧水在碱性条件下（氨水环境）更易释放活性氧，将碳基有机物（如光刻胶）氧化为可溶性物质或气体（CO₂）。

协同增效：
氨水与双氧水反应生成铵盐（如NH₄⁺），可络合部分金属离子，增强有机物去除效果。

3. 去除部分金属离子

络合作用：
氨水与金属离子（如Fe、Al）形成可溶性络合物（如[Fe(NH₃)₆]³⁺），将其从晶圆表面带走。

氧化金属：
双氧水将金属单质（如Cu）氧化为高价态离子（如Cu²⁺），再通过酸洗（SC-2步骤）进一步去除。

4. 工艺参数与注意事项

配方比例：
SC-1典型配方为 NH₄OH:H₂O₂:DI Water = 1:1:5~1:2:7，温度控制在60~80℃，避免高温导致氨水挥发或硅腐蚀。

兆声波辅助：
高频超声（MegaSonic）可增强清洗均匀性，减少化学品消耗并缩短清洗时间。

安全性：
氨水易挥发且腐蚀性强，需配备密闭系统和废气处理装置；双氧水需避光保存以防止分解。

氨水与双氧水在RCA工艺中协同作用，通过氧化分解、静电排斥、络合溶解等机制，有效去除颗粒、有机物及部分金属污染物。其碱性环境（SC-1）与后续酸性步骤（SC-2）形成互补，构成完整的湿法清洗流程，是半导体制造中保障晶圆洁净度的核心工艺之一。