1、化学清洗

在半导体器件工艺实验中．化学清洗是指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种有害杂质或油污。清洗方法是利用各种化学试剂和有机熔剂与吸附在被清洗物体表面上的杂质及油污发生化学反应和溶解作用，或伴以超声．加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清洗物体的表面脱附（或称解吸），然后用大量高纯冷热去离子水冲洗，从而获得洁净的物体表面。

1.1、化学清洗的重要性

工艺实验中每个实验都有化学清洗的问题，化学清洗的好坏对实验结果有严重的影响，处理不当，则得不到实验结果或实验结果不好。因此弄清楚化学清洗的作用和原理，对做好工艺实验有着重要的意义。大家知道，半导体的重要特性之一是对杂质十分敏感，只要有百万分之一，甚至微量的杂质，就会对半导体的物理性质有所影响，我们就是利用这一特性，通过掺杂的方法．制作各种功能的半导体器件。但也由于这一特性，给半导体器件工艺实验带来麻烦和困难．所使用的化学试剂、生产工具，清洗用的水等都可能成为有害杂质的沾污源．即使是清洁的半导体晶片，较长时间暴露于空气之中．也会引入明显的杂质沾污。化学清洗就是消除有害杂质沾污，保持硅片表面清洁。

1.2、化学清洗的范围

化学清洗主要包括三个方面的清洗，一是硅片表面的清洗；二是使用的金属材料（如作蒸发电极用的钨丝，作蒸发垫板用的钼片、作蒸发源用的铝合金，制铬板用的铬等）的清洗；三是所用工具、器皿（如金属镊子．石英管、玻璃容器、石墨模具、塑料和橡胶制品等）的清洗。

1.3、硅片表面沾污杂质的类型

（1）分子型杂质吸附 

以分子形式吸附在硅片表面上的典型沾污杂质，主要是天然或合成油脂、树脂和油类等物质。在衬底制备中的切、磨、抛引入的杂质多属于此种类型。此外，操作者手指上的油脂，光刻胶以及有机溶剂的残渣等也均属于这一类型。 

分子型杂质吸收的特点是它们与硅片表面的接触通常是依靠静电引力来维持，是一种物理吸附现象。由于天然或合成油脂、树脂和油类的分子一般以非极性分子存在，它是靠杂质的中性分子与硅片表面硅原子没有被平衡的那部分剩余力相互吸引而结合的。结合的力与分子型晶体结构中分子与分子间存在的范德瓦耳斯力是一样的。这种吸引力比较弱，它随着分子间距的增加很快被削弱，所以这种力所涉及的范围只不过在2～3×10－8厘米（即2－3埃）左右，也就是象分子直径那么大小的距离，因此要彻底清除这些分子型杂质是比较容易的。分子型杂质的另一个重要特点是，大多是不溶于水的有机化合物，当它们吸附在硅片表面时将使硅片表面呈现疏水性，从而妨碍了去离子水或酸、碱溶液与硅片表面的有效接触，使得去离子水或酸．碱溶液无法与硅片表面或其它杂质粒子相互作用，因此无法进行有效的化学清洗。

（2）离子型杂质吸附 

以离子形式吸附在硅片表面的杂质一般有K+、Na+、Ga2+、Mg2+、Fe2+、H+、（OH）-、F-、Cl-、S2-、（CO3）2-等。这类杂质的来源最广,可以来自于空气、用具和设备、化学药品、纯度不高的去离子水、自来水、操作者的鼻和嘴呼出的气体、汗液等各个方面。 

离子型杂质吸附多属于化学吸附的范畴，其主要特点是杂质离子和硅片表面之间依靠化学键力相结合，这些杂质离子与硅片表面的原子所达到的平衡距离极小，以至于可以认为这些杂质离子已成为硅片整体的一部分。根据化学吸附杂质的性质，有的可以是晶格自由电子的束缚中心，充当电子的陷阱，起着受主的作用；有的可以作为自由空穴的束缚中心，起着施主的作用。由于化学吸附力较强，所以对这种杂质离子的清除较之分子型杂质困难得多。

（3）原子型杂质吸附

以原子形式吸附在硅片表面形成沾污的杂质．主要是指如金、银、铜、铁、镍等金属原子。这些金属原子一般是来自于酸性的腐蚀液，通过置换反应将金属离子还原成为原子而吸附在硅片表面。

原子型杂质吸附力最强,比较难以清除。兼之金、铂等重金属原子不容易和一般酸、碱溶液起化学反应，因此必须采用诸如王水之类的化学试剂，使之形成络合物并溶于试剂中，然后才能用高纯去离子水冲除。