以下研究基于6英寸4H-SiC晶圆清洗工艺比较：一种是以1:1:5比例混合浓缩RCA；另一种是1:2:50 比例混合稀释RCA。具体步骤如下：

• SPM处理时间为5min，浓缩APM和HPM处理时间均为15min，温度为80°C，DHF处理时间为1min，温度为室温；

• SPM处理时间为5min，稀释APM和HPM处理时间均为5min，温度为50°C，DHF处理时间为0.5min，温度为室温；

下表显示了浓缩和稀释RCA溶液针对碳化硅晶圆表面 Hg、Fe和Ni 的TXRF量测结果比较。前两行代表了浓缩RCA在较长时间（15min）、较高温度(80°C)下清洗工艺前后TXRF的最大测量值，后两行代表了稀释RCA 在较短时间（5min）、较低温度(50°C)下清洗工艺前后TXRF的最大测量值。很显然，浓缩RCA在较长时间和较高温度情况下，清洗后的表面污染都较低（低于5e10 atoms/cm2）。

同样的研究，实际上在硅晶圆湿法清洗中也有报道，如1:1:6比例、85°C与1:1:20比例、60°C的SC2（HPM）针对Al、Ni表面金属污染物清洗效果比较。

我们再回到碳化硅晶圆清洗工艺比较。以下为稀释RCA在较短时间（5min）、较低温度(50°C)下清洗工艺前后TXRF的测量Fe和Ni的映射图。可以看到，碳化硅晶圆表面金属污染物主要分布于晶圆边缘（浸没盒边缘污染是可能是其主要原因），尽管稀释RCA清洗后污染减少了，但残留污染浓度仍然较高。

有文献指出，DHF在处理碳化硅晶圆表面时最终以Si-OH和C-O基团终止而使晶圆表面呈现亲水性。以上结果表明，RCA清洗SiC晶圆表面金属污染物，浓缩工艺比稀释工艺具有更好的清洁效果和更低的残留浓度。时间和温度参数变化凸显了金属污染物在SC1和SC2中的化学溶解度是主要作用机制，不过通过Si-OH和C-O表层的扩散也可以发挥作用。比如使用较高喷淋清洗液流速可以实现更高溶解速率，这将使得金属污染物更快地扩散离开晶圆表面。

本文转载自《 ICPMS冷知识》微信公众号，原文发布于2024年6月4日。

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