半導體一級清洗工藝是硅片進入制造流程前的基礎清潔步驟，旨在去除表面污染物（如顆粒、有機物、金屬雜質等），確保后續工藝的良率和芯片性能。以下是典型的一級清洗工藝流程：

1. 預清洗（Pre-Cleaning）

目的：去除硅片表面的大型顆粒、灰塵等松散污染物。

方法：

噴淋清洗：使用高純度去離子水（DIW）對硅片表面進行初步沖洗，沖走大顆粒雜質。

超聲波清洗：通過超聲波振動剝離硅片表面附著的微小顆粒或薄層污染物（如光刻膠殘留）。

注意事項：避免硅片表面劃傷，控制水流壓力和溫度。

2. 化學清洗（RCA標準清洗）

半導體一級清洗通常采用RCA清洗法，包含三種核心清洗液（SC-1、SC-2、DHF），按順序處理硅片：

(1) SC-1液清洗（堿性清洗）

成分：氨水（NH?OH）、過氧化氫（H?O?）、水（比例1:1:5~1:2:7）。

作用：

去除有機物：過氧化氫氧化分解有機污染物（如光刻膠、油脂）。

表面微蝕與活化：氨水提供堿性環境，輕微腐蝕硅片表面氧化層，生成親水性表面，增強后續工藝吸附力。

去除部分金屬離子：通過絡合作用吸附金屬雜質（如Al、Fe）。

工藝參數：溫度60~80℃，時間5~15分鐘。

(2) SC-2液清洗（酸性清洗）

成分：鹽酸（HCl）、過氧化氫（H?O?）、水（比例1:1:6~1:2:8）。

作用：

去除金屬污染：鹽酸與過氧化氫協同作用，溶解硅片表面的重金屬離子（如Cu、Ni、Cr）。

去除堿性殘留：中和SC-1清洗后殘留的堿性物質。

工藝參數：溫度60~80℃，時間5~15分鐘。

(3) DHF腐蝕（氫氟酸處理）

成分：稀釋氫氟酸（HF:H?O=1:50~1:100）。

作用：

去除原生氧化層：腐蝕硅片表面的化學氧化層（如SiO?），暴露純凈硅表面。

終止氧化物生長：防止硅片在空氣中再次氧化，為后續工藝（如外延生長）提供清潔表面。

工藝參數：常溫~40℃，時間1~5分鐘。

3. 漂洗（Rinsing）

目的：清除化學清洗液殘留，避免污染物二次附著。

方法：

多道去離子水（DIW）噴淋：使用高純度水反復沖洗硅片，確保無化學殘留。

超純水（UPW）漂洗：部分工藝要求使用電阻率≥18.2 MΩ·cm的超純水。

注意事項：控制水流速度和方向，避免硅片表面損傷。

4. 干燥（Drying）

目的：快速去除硅片表面水分，防止水漬殘留或氧化。

方法：

離心干燥：高速旋轉硅片，利用離心力甩干水分。

氮氣吹掃干燥：用高純度氮氣（N?）吹拂硅片表面，帶走水分并形成惰性氣體保護。

真空干燥：在真空環境中低溫烘干硅片，避免高溫損傷。

注意事項：干燥后需立即進入潔凈環境，防止二次污染。

5. 后處理（可選）

表面鈍化：部分工藝會在清洗后進行氫鈍化（如浸泡于HF溶液），使硅片表面形成氫終止層，減少氧化和污染。

檢測與包裝：清洗后需進行表面顆粒檢測（如激光粒子計數）、氧化物厚度測試，合格后轉入無塵封裝或直接進入下一步制程。

通過以上流程，半導體一級清洗可有效獲得原子級清潔的硅片表面，為后續制程（如氧化、光刻、外延）奠定基礎，是保障芯片高性能和高良率的關鍵步驟。