半导体硅片的化学清洗技术
半导体硅片RCA清洗技术-2011
半导体硅片RCA清洗技术RCA清洗法：RCA清洗技术具体工艺RCA清洗法:自从20世纪70年代RCA清洗法问世之后，几十年来被世界各国广泛采用。
它的基本步骤最初只包括碱性氧化和酸性氧化两步，但目前使用的RCA清洗大多包括四步，即先用含硫酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，再用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水（DI水）进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
RCA清洗技术具体工艺大致如下：第一步，使用的试剂为SPM（是Surfuric/Peroxide Mix的简称），SPM试剂又称为SC-3试剂（是Standard Clean-3的简称）.SC—3试剂是由H2SO4-H2O2—H2O组成（其中H2SO4与H2O2的体积比为1:3），用SC-3试剂在100~130℃温度下对硅片进行清洗是用于去除有机物的典型工艺.第二步,使用的试剂为APM（是Ammonia/Peroxide Mix和简称）,APM试剂又称SC-1试剂(是Standard Clean-1的简称）。
SC-1试剂是由NH4OH -H2O2-H2O组成,三者的比例为(1：1：5）~（1:2:7），清洗时的温度为65～80℃；SC-1试剂清洗的主要作用是碱性氧化，去除硅片上的颗粒,并可氧化及去除表面少量的有机物和Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr等金属原子污染；温度控制在80℃以下是为减少因氨和过氧化氢挥发造成的损失。
第三步，通常称为DHF工艺是采用氢氟酸（HF）或稀氢氟酸（DHF)清洗，HF：H2O的体积比为1：(2~10)，处理温度在20~25℃。
是利用氢氟酸能够溶解二氧化硅的特性,把在上步清洗过程中生成的硅片表面氧化层去除，同时将吸附在氧化层上的微粒及金属去除。
还有在去除氧化层的同时在硅晶圆表面形成硅氢键而使硅表面呈疏水性的作用（氢氟酸原液的浓度是49%）。
半导体第五讲硅片清洗
平行于硅片表面的声压波使粒子浸润， 然后溶液扩散入界面，最后粒子完全浸 润，并成为悬浮的自由粒子。
23
机器人自动清洗机
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清洗容器和载体
✓SC1/SPM/SC2 – 石英（ Quartz ）或 Teflon容器 ✓HF – 优先使用Teflon，其他无色塑料容器也行。 ✓硅片的载体 – 只能用Teflon 或石英片架
1 2 3 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
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金属的玷污
➢ 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺
❖量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
➢ 影响：
✓在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降
➢去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子
氧化
M
Mz+ + z e-
还原
➢去除溶液：SC-1, SC-2（H2O2：强氧化剂）
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有机物的玷污
➢ 来源： • 环境中的有机蒸汽 • 存储容器 • 光刻胶的残留物
➢ 去除方法：强氧化 － 臭氧干法 － Piranha：H2SO4-H2O2 － 臭氧注入纯水
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
✓可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶 液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 ✓可以进一步去除残留的重金属污染（如Au）
清洗硅片流程
清洗硅片流程
清洗硅片是半导体制造中非常重要的一个步骤，主要用于去除硅片表
面的杂质和污染物，保证硅片的表面洁净度达到要求。
下面我将详细介绍
清洗硅片的流程。
首先，在开始清洗硅片之前，需要准备好一些必要的实验设备和材料，例如离子交换水、去离子水、溶液盛器、超声波清洗器、干燥箱等。
清洗硅片的流程主要包括以下几个步骤：
1.去除有机污染物：将硅片浸泡在有机溶剂，如醇类、醚类溶剂中，
通过超声波清洗去除硅片表面的有机污染物。
2.酸洗：将硅片放入酸性溶液中，一般常用的有盐酸、氢氟酸、硝酸等，通过酸洗去除硅片表面的无机杂质和金属离子。
此步骤可以分为冷酸
洗和热酸洗两个过程，冷酸洗温度一般为20-25℃，热酸洗温度可达60-70℃。
3.碱洗：将硅片放入碱性溶液中，常用的有氨水、氢氧化钠等碱性溶液，通过碱洗去除硅片表面的残余酸性和有机物质。
4.水洗：将硅片放入离子交换水中，通过超声波清洗去除硅片表面残
留的酸、碱等溶液。
5.去离子水清洗：将硅片放入去离子水中，通过超声波清洗去除离子
杂质和微量污染物。
6.高纯化学品清洗：将硅片放入高纯的有机溶剂和酸性溶液中，通过
超声波清洗去除硅片表面的微量杂质。
7.烘干：将洗净的硅片放入干燥箱中，通过加热将硅片表面的水分蒸发掉。
以上是清洗硅片的主要流程，每个步骤的细节和参数可以根据具体的要求进行调整。
需要注意的是，在整个清洗过程中，要保持操作环境的洁净度，避免再次污染硅片。
清洗硅片是半导体制造过程中非常关键的一环，只有通过精细而规范的清洗流程，才能得到表面洁净度达到要求的硅片，从而保证半导体产品的质量。
简述硅片生产过程中三种典型的清洗工艺流程
简述硅片生产过程中三种典型的清洗工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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硅片清洗工艺原理及现状
硅片清洗工艺原理及现状硅片清洗工艺是半导体工业中非常重要的一项工艺，它主要用于去除硅片表面的杂质和污染物，保证硅片表面的纯净度和光洁度，从而提高半导体器件的制造质量和性能。
本文将从硅片清洗工艺的原理和现状两个方面进行探讨。
一、硅片清洗工艺的原理硅片清洗工艺的原理可以分为物理清洗和化学清洗两个方面。
物理清洗主要是通过机械力和流体力的作用，去除硅片表面的颗粒、尘埃等杂质。
常见的物理清洗方法有超声波清洗、喷洗清洗和旋转清洗等。
其中，超声波清洗是一种利用超声波的高能量和高频率振动来产生液体中的微小气泡，从而形成强大的冲击力和剥离力，将硅片表面的污染物剥离下来的方法。
喷洗清洗则是通过高速喷射的液体流动来冲击和清洗硅片表面的污染物。
旋转清洗则是将硅片浸泡在清洗液中，通过旋转硅片来增加清洗液与硅片表面的接触面积，从而加强清洗效果。
化学清洗主要是利用化学反应来去除硅片表面的有机和无机污染物。
常见的化学清洗方法有酸洗、碱洗和氧化洗等。
酸洗是通过将硅片浸泡在酸性溶液中，利用酸对污染物进行化学反应，从而去除硅片表面的有机和无机污染物。
碱洗则是利用碱性溶液对硅片表面的污染物进行中和和溶解，从而实现清洗的目的。
氧化洗则是将硅片置于氧化剂溶液中，利用氧化剂对硅片表面的污染物进行氧化和溶解。
二、硅片清洗工艺的现状硅片清洗工艺已经非常成熟，并且在半导体工业中得到广泛应用。
随着半导体器件的不断发展和制造工艺的不断进步，硅片清洗工艺也在不断改进和创新。
在物理清洗方面，超声波清洗是目前最常用的物理清洗方法之一。
它具有清洗效果好、能耗低的优点，可以在不损伤硅片表面的情况下去除硅片表面的污染物。
此外，喷洗清洗和旋转清洗也得到了广泛的应用。
在化学清洗方面，酸洗和碱洗仍然是主要的化学清洗方法。
但是，由于酸洗和碱洗会产生大量的废液和废气，对环境造成污染，因此研究人员正在寻找更环保的清洗方法。
例如，一些研究者正在开发利用超临界流体进行清洗的方法，超临界流体具有较高的溶解能力和较低的粘度，可以更彻底地去除硅片表面的污染物，并且不会对环境造成污染。
硅片清洗技术
硅片清洗
1.N2喷时使液体通过很小的喷口，使其形成很细的雾状，至硅片表面达到更好的清洗目的。
2.刷洗器主要用于硅片抛光后的清洗，可有效地去除硅片正反两面1μm以及更大的颗粒。
主要配置包括专用刷洗器、优化的化学清洗液及超纯水或者IPA。
在水动力条件下，颗粒被旋转的海绵状刷子赶出。
3.化学清洗
①溶解反应；②剥离去除
如：RCA清洗法
a、APM（SC-1）氨和双氧水→去除有机物与细颗粒；
b、HPM（SC-2）盐酸和双氧水→去除金属污染；
c、SPM 硫酸和双氧水→去除有机物、光刻胶
d、DHF 稀氢氟酸→去除薄氧化层
e、BHF 氢氟酸缓冲溶液→去除自然氧化膜
4.存在问题：①加热引起化学溶液蒸发使得溶液浓度发生变化；②对环境造成污染，成本高
5.将晶圆一片一片进行处理的工艺设备，是未来的一种趋势（随着晶圆直径的增大，无法确保晶圆表面清洗的均匀性）
6.对硅片进行干燥
硅表面存在悬空键（即硅共价键的未配对电子），硅表面是疏水性（即排斥水）。
当硅表面形成热氧化膜或自然氧化膜时，硅片会变得具有亲水性（即容易被水弄湿）。
注：水渍多发生在疏水性表面/有图形的地方/在甩干的时候/到干燥完毕时所需时间过长。
7.IPA(异丙醇）
8.马兰戈尼干燥（慢提拉）、罗塔戈尼干燥（旋转+N2）
9.污染物根据其发生情况分为四类：颗粒物、有机物、金属污染物和氧化物。
硅片清洗的方法
硅片清洗的方法一、硅片清洗的重要性硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性。
现在人们已研制出了很多种可用于硅片清洗的工艺方法和技术，常见的有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、流体力学法、流体动力学法、干法清洗、微集射束流法、激光束清洗、冷凝喷雾技术、气相清洗、非浸润液体喷射法、硅片在线真空清洗技术、RCA标准清洗、等离子体清洗、原位水冲洗法等。
这些方法和技术现已广泛应用于硅片加工和器件制造中的硅片清洗。
表面沾污指硅表面上沉积有粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化物等的一种或几种。
超纯表面定义为没有沾污的表面, 或者是超出检测量极限的表面。
二、硅片的表面状态与洁净度问题：硅片的真实表面由于暴露在环境气氛中发生氧化及吸附，其表面往往有一层很薄的自然氧化层，厚度为几个埃、几十个埃甚至上百埃。
真实的硅片表面是内表面和外表面的总合，内表面是硅与自然氧化层的界面，。
外表面是自然氧化层与环境气氛的界面，它也存在一些表面能级，并吸附一些污染杂质原子，而且不同程度地受到内表面能级的影响，可以与内表面交换电荷，外表面的吸附现象是复杂的。
完好的硅片清洗总是去除沾污在硅片表面的微粒和有害膜层，代之以氧化物的、氯化物的或其它挥发元素(或分子)的连续无害膜层，即具有原子均质的膜层。
硅片表面达到原子均质的程度越高．洁净度越高。
三、硅片表面沾污杂质的来源和分类：在硅片加工及器件制造过程中，所有与硅片接麓的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。
这主要包括以下几方面：硅片加工成型过程中的污染，环境污染，水造成的污染，试剂带来的污染，工业气体造成的污染，工艺本身造成的污染，人体造成的污染等。
表1.硅片表面沾污杂质的分类四、清洗方法（一）RCA清洗：RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。
半导体硅片清洗工艺发展方向
半导体硅片清洗工艺发展方向发布时间：2022-05-23T02:12:46.327Z 来源：《科技新时代》2022年4期作者：王楠[导读] 硅晶片的清洗是整个芯片工艺的最重要方面。
半导体硅片清洗工艺中的化学清洗是指使用各种化学试剂和有机溶剂来清理杂质，主要是进行油和脂肪的化学反应或分解。
目前，工业界常用的硅芯片清洗技术是RCA清洗技术。
但是传统技术很难去除某些表面金属，因此后续通过加入臭氧清洁，改进SC-l 清洗技术和DHF清洗技术进行进一步的完善。
王楠（中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220）摘要：硅晶片的清洗是整个芯片工艺的最重要方面。
半导体硅片清洗工艺中的化学清洗是指使用各种化学试剂和有机溶剂来清理杂质，主要是进行油和脂肪的化学反应或分解。
目前，工业界常用的硅芯片清洗技术是RCA清洗技术。
但是传统技术很难去除某些表面金属，因此后续通过加入臭氧清洁，改进SC-l 清洗技术和DHF清洗技术进行进一步的完善。
关键词：半导体硅片；清洗工艺；发展方向；RCA法硅晶片是半导体设备和集成电路最常用的基础材料，硅晶片的清洗是整个芯片工艺的最重要方面。
一、半导体硅片清洗工艺硅晶片污染粒子的存在可能导致集成电路出现短路，或严重影响芯片测试的性能。
有机污染物以多种方式存在于硅晶片上，这些物质往往对生产过程产生不利影响。
半导体硅片清洗工艺中的化学清洗是指使用各种化学试剂和有机溶剂来清理杂质，主要是进行油和脂肪的化学反应或分解。
这个过程通常伴随着超声波、真空和其他物理措施，以实现从设施表面表面清除杂质(吸附)。
化学清洗最后的步骤是用大量热水和高纯度去离子水进行清洁。
化学清洁也可分为湿化学清洁和干化学清洁，湿化学清洁技术占据硅芯片清洗的主要地位。
二、RCA清洗技术（一）传统RCA清洗技术薄片表面的污染是指颗粒、金属、有机物、湿分颗粒和沉在薄片表面的自然氧化物层。
由于有机物覆盖了薄片表面的一部分，因此很难去除氧化物层及其相关污染物，硅片清洗的目的是首先清除有机污染的表面，然后溶化氧化层，之后清除颗粒、金属污染，并使表面钝化。
半导体硅的清洗总结(标出重点了)
半导体硅的清洗总结(标出重点了)硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。
清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。
溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。
这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。
在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。
1 传统的RCA清洗法1.1 主要清洗液1.1.1 SPM（三号液）（H2SO4∶H2O2∶H2O）在120～150℃清洗10min左右，SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。
用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。
经SPM清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。
由Ohnishi提出的SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。
由于臭氧的氧化性比H2O2的氧化性强，可用臭氧来取代H2O2(H2SO4/O3/H2O称为SOM 溶液)，以降低H2SO4的用量和反应温度。
H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:11.1.2 DHF（HF(H2O2)∶H2O）在20～25℃清洗30s 腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DHF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni 等金属，但不能充分地去除Cu。
HF：H2O2=1：50。
1.1.3 APM(SC-1)（一号液）（NH4OH∶H2O2∶H2O）在65～80℃清洗约10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。
半导体第五讲硅片清洗(4课时)
32
改良式RCA清洗程序
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• RCA清洗常被用来作为CVD沉积前清洗和 不必去除自然氧化物的清洗工艺，若需去 除氧化层上的金属杂质则使用改良式RCA 清洗程序，将晶片短暂浸蚀在DHF中，刻 蚀氧化层的表层，以去除氧化层上的金属 杂质。
A式清洗程序
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• A式清洗也是一种改良式的RCA清洗，与前 面清洗程序的差别为在SC1和SC2清洗之间 再加一个步骤:将晶片在SC1清洗后短暂浸 人DHF( 1%一5%HF),以去除自然氧化物及
的可靠性。
SPM清洗
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• 在前面已经讨论硫酸清洗去除光刻胶及其清洗配
方。这里主要讨论PSG、BFSG或全面离子注入 (blanket implant)后的清洗。在磷硅玻璃或硼磷硅 玻璃沉积后，SPM清洗的主要目的是将玻璃沉积 后析出表面的磷玻璃及硼玻璃溶于硫酸，以消除 表面的磷斑点或硼斑点。因为磷、硼玻璃的吸水 性较强，沉积后的磷硅玻璃或硼磷硅玻璃放置在 空气中，硼斑点或磷斑点将吸收空气中的水气形 成磷酸或硼酸，使沉积后的晶片表面形成斑点的 污染源，其反应式如下:B2O3+3H2O→2H3BO3
1 2 3 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
15
金属的玷污
➢ 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺
❖量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
➢ 影响：
✓在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降
SiO2的成核 生长。
硅片背面高浓 度掺杂，淀积 多晶硅
本节课主要内容
净化的必要性
器件：少子寿命，VT改变，Ion Ioff，栅击穿电压，可靠性 电路：产率，电路性能
硅片清洗原理与方法介绍
硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。
2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。
由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶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或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。
化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。
3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。
表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。
它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。
选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。
如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。
一种硅片清洗方法
一种硅片清洗方法
硅片清洗是一种常见的半导体制造过程，下面介绍一种常用的硅片清洗方法：
1. 涂覆溶液：将硅片浸泡在有机溶剂中，如酒精或去离子水中，以去除表面的有机物污染。
可以使用喷涂或浸泡的方式涂覆整个硅片表面。
2. 去离子水冲洗：使用去离子水冲洗硅片，以去除溶剂中残留的有机污染物。
可以使用喷头或浸泡硅片进行冲洗，确保硅片表面的彻底清洁。
3. 吸气烘干：将硅片放入高温烘箱中，使用吹风机或真空泵吹除硅片表面残余的水分，以避免水滴残留在硅片表面。
4. 大气浸没：将硅片置于酸性或碱性溶液中（如HF酸、HCl酸、NH4OH溶液），以去除表面的金属或无机污染物。
注意安全操作，避免接触皮肤和吸入有害气体，使用防护手套和面罩。
5. 再次冲洗和烘干：使用去离子水再次冲洗硅片，以去除残留的化学溶液。
然后进行吸气烘干，确保硅片完全干燥。
6. 高温退火：将硅片放入高温烘箱中进行退火，以去除表面残余的有机或无机污染物，并恢复硅片的结晶结构和电子性能。
请注意，以上方法仅适用于硅片清洗的一般过程，具体清洗方法可能因应用领域或需求而有所不同。
在进行硅片清洗时，应仔细阅读所使用材料的安全说明和操作指南，并遵循相关的操作规程和标准。
硅片清洗原理与方法介绍
硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。
2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。
由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶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或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。
化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。
3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。
CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。
它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。
选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。
如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。
硅片清洗技术
硅片清洗技术随着超大规模集成电路的发展、集成度的不断提高、线宽的不断减小，对硅片表面的洁净度及表面态的要求也越来越高。
要得到高质量的半导体器件，仅仅除去硅片表面的沾污已不再是最终的要求。
在清洗过程中造成的表面化学态、氧化膜厚度、表面粗糙度等已成为同样重要的参数。
目前，通常应用的清洗方法是湿式化学清洗法，即利用有机溶剂、碱性溶液、酸性溶液、表面活性剂等化学试剂，配合兆声、超声、加热等物理措施，使有机物、颗粒、金属等沾污脱离硅片表面，然后用大量的去离子水冲洗，获得洁净的硅片表面的清洗方法。
1.硅片清洗硅片表面沾污是指沉积在硅片表面的粒子、金属、有机物、湿气分子和自然氧化膜的一种或几种。
因为有机物会遮盖部分硅片表面，使氧化层和与之相关的沾污难以去除，清洗的一般思路是首先去除表面的有机沾污,然后溶解氧化层（因为氧化层是'沾污陷阱'，也会引入外延缺陷）,最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。
2.清洗技术的最新发展2.1电解离子水清洗硅片用电解的方法将超净水或添加电解质的超净水分解为阴离子和阳离子，并通过调节电解液的浓度、电流密度等来控制其pH值和氧化还原电位，得到所需要的强氧化性溶液或强还原性溶液，以达到去除硅片表面的有机物、颗粒和金属的作用。
此清洗方法可大幅度地减少化学试剂的用量，而且也减少了冲洗用的超净水的用量，简化了回收再利用所需的设备，既降低成本，又减少对环境的污染。
电解粒子水的使用将有可能是未来硅片清洗的重要发展方向。
2.2只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗在湿式清洗工艺中，硅片表面都有一层化学氧化膜，这层氧化膜是主要的沾污源。
如果没有这层氧化膜可大大降低金属、有机物等沾污。
只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗，可通过降低与周围环境的接触来获得一个理想的钝化表面，减少颗粒吸附在敏感的疏水性表面上。
这就对清洗工艺设备提出了多方面的要求。
目前较成功的是苏州华林科纳公司的清洗设备，它将所有的清洗工艺步骤（清洗和干燥）结合在一个工艺槽中，大大地减少了硅片与空气的接触。
硅片清洗原理与方法介绍
硅片清洗原理与方法介绍1引言硅片经过切片、倒角、研磨、表面处理、抛光、外延等不同工序加工后，表面已经受到严重的沾污，清洗的目的就是为了去除硅片表面颗粒、金属离子以及有机物等污染。
2硅片清洗的常用方法与技术在半导体器件生产中，大约有20％的工序和硅片清洗有关，而不同工序的清洗要求和目的也是各不相同的，这就必须采用各种不同的清洗方法和技术手段，以达到清洗的目的。
由于晶盟现有的清洗设备均为Wet-bench类型，因此本文重点对湿法化学清洗的基本原理、常用方法及其它与之密切相关的技术手段等进行论述3．1湿法化学清洗化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶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或溶解作用，或伴以超声、加热、抽真空等物理措施，使杂质从被清除物体的表面脱附（解吸），然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。
化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗技术在硅片表面清洗中仍处于主导地位，因此有必要首先对湿法化学清洗及与之相关的技术进行全面的介绍。
3．1．1常用化学试剂、洗液的性质常用化学试剂及洗液的去污能力，对于湿法化学清洗的清洗效率有决定性的影响，根据硅片清洗目的和要求选择适当的试剂和洗液是湿法化学清洗的首要步骤。
CL2+UV（〈400nm〉表一、用以清除particle、metal、organic、nature-oxide的适当化学液3．1．2溶液浸泡法溶液浸泡法就是通过将要清除的硅片放入溶液中浸泡来达到清除表面污染目的的一种方法，它是湿法化学清洗中最简单也是最常用的一种方法。
它主要是通过溶液与硅片表面的污染杂质在浸泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除硅片表面污染杂质的目的。
选用不同的溶液来浸泡硅片可以达到清除不同类型表面污染杂质的目的。
如采用有机溶剂浸泡来达到去除有机污染的目的，采用1号液（即SC1，包含H2O2、NH3OH化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除有机、无机和金属离子的目的，采用2号液（即SC2，包含HCL、H2O2化学试剂以及H2O）浸泡来达到清除AL、Fe、Na等金属离子的目的。
半导体硅片的化学清洗技术
半导体硅片的化学清洗技术一. 硅片的化学清洗工艺原理硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。
B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。
C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。
b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。
硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述方法进行清洗去除沾污。
a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。
b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。
c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。
自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。
⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。
⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。
⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。
⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。
⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。
目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。
SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。
半导体第五讲硅片清洗(4课时)
清洗剂残留：增加清洗次数 使用更环保的清洗剂
清洗不彻底：加强清洗剂浓 度延长清洗时间
硅片损伤：调整清洗参数避 免过度清洗
清洗设备故障：定期维护清 洗设备确保设备正常运行
清洗质量直接影响 硅片的电学性能
清洗质量对硅片的 光学性能有重要影 响
清洗质量对硅片的 机械性能有重要影 响
清洗质量对硅片的 热学性能有重要影 响
提高硅片质量： 清洗可以去除 硅片表面的污 染物和缺陷提 高硅片的纯度
和性能
提高生产效率： 清洗可以减少 硅片表面的污 染提高生产效
率和良品率
降低成本：清 洗可以减少硅 片表面的污染 降低生产成本
和维护成本
保护环境：清 洗可以减少硅 片表面的污染 降低对环境的
影响和污染
原理：利用物理作用 如机械摩擦、超声波、 气流等去除硅片表面
包装：将清洗好的硅片包装在 防静电袋中防止二次污染
检测项目：表面粗糙度、颗 粒度、缺陷密度等
检测方法：光学显微镜、电 子显微镜、X射线衍射等
检测标准：根据行业标准或 客户要求制定
检测报告：提供详细的检测 报告包括检测结果、分析及
建议
清洗设备种类：超声波清洗机、喷淋清洗机、真空清洗机等 超声波清洗机：适用于去除硅片表面的颗粒和污垢 喷淋清洗机：适用于去除硅片表面的有机物和化学物质 真空清洗机：适用于去除硅片表面的金属离子和氧化物 选择原则：根据硅片清洗的需求和工艺要求选择合适的清洗设备
清洗方法：化学清洗、物理清洗或两者 结合
清洗步骤：预清洗、主清洗、漂洗、干 燥
清洗剂：酸、碱、有机溶剂等
清洗设备：超声波清洗机、喷淋清洗机 等
清洗效果评估：目视检查、颗粒计数等
清洗：使用化学试剂去除硅片 表面的污染物
半导体硅的清洗总结(标出重点了)
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硅片的化学清洗总结硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。
清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。
溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为co2和h2o；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。
这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。
在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。
1传统的RcA清洗法1.1主要清洗液1.1.1spm（三号液）（h2so4∶h2o2∶h2o）在120～150∶清洗10min左右，spm具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成co2和h2o。
用spm 清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。
经spm清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。
由ohnishi 提出的spFm(h2so4/h2o2/hF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而1/13有效地冲洗掉。
由于臭氧的氧化性比h2o2的氧化性强，可用臭氧来取代h2o2(h2so4/o3/h2o称为som溶液)，以降低h2so4的用量和反应温度。
h2so4(98%):h2o2(30%)=4:11.1.2DhF（hF(h2o2)∶h2o）在20～25∶清洗30s腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DhF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，ni等金属，但不能充分地去除cu。
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半导体硅片的化学清洗技术一. 硅片的化学清洗工艺原理硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A. 有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。
B. 颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。
C. 金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污，硅片表面金属杂质沾污有两大类：a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。
b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。
硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污，一般可按下述方法进行清洗去除沾污。
a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。
b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。
c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。
自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用，1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺，近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来，例如：⑴美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术。
⑵美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术。
⑶美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术（例Goldfinger Mach2清洗系统）。
⑷美国SSEC公司的双面檫洗技术（例M3304 DSS清洗系统）。
⑸日本提出无药液的电介离子水清洗技术（用电介超纯离子水清洗）使抛光片表面洁净技术达到了新的水平。
⑹以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。
目前常用H2O2作强氧化剂，选用HCL作为H+的来源用于清除金属离子。
SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除。
由于溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。
为此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。
SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。
被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。
在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的效果。
二. RCA清洗技术传统的RCA清洗技术：所用清洗装置大多是多槽浸泡式清洗系统⑴目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。
⑵去除颗粒的原理：硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。
①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度与清洗液温度无关。
② SiO2的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。
③ Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快，当到达某一浓度后为一定值，H2O2浓度越高这一值越小。
④ NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。
⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度,可抑制颗粒的去除率的下降。
⑥随着清洗洗液温度升高，颗粒去除率也提高，在一定温度下可达最大值。
⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关，为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。
⑧超声波清洗时，由于空洞现象，只能去除≥ 0.4 μm 颗粒。
兆声清洗时，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除≥ 0.2 μm 颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声洗晶片产生损伤。
⑨在清洗液中，硅表面为负电位，有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用，可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。
⑶. 去除金属杂质的原理：①由于硅表面的氧化和腐蚀作用，硅片表面的金属杂质，将随腐蚀层而进入清洗液中，并随去离子水的冲洗而被排除。
②由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上如：Al、Fe、Zn等便易附着在自然氧化膜上。
而Ni、Cu则不易附着。
③ Fe、Zn、Ni、Cu的氢氧化物在高PH值清洗液中是不可溶的，有时会附着在自然氧化膜上。
④实验结果：a. 据报道如表面Fe浓度分别是1011、1012、1013 原子/cm2三种硅片放在SC-1液中清洗后，三种硅片Fe浓度均变成1010 原子/cm2。
若放进被Fe污染的SC-1清洗液中清洗后，结果浓度均变成1013/cm2。
b. 用Fe浓度为1ppb的SC-1液，不断变化温度，清洗后硅片表面的Fe浓度随清洗时间延长而升高。
对应于某温度洗1000秒后，Fe浓度可上升到恒定值达1012~4×1012 原子/cm2。
将表面Fe浓度为1012 原子/cm2硅片，放在浓度为1ppb的SC-1液中清洗，表面Fe浓度随清洗时间延长而下降，对应于某一温度的SC-1液洗1000秒后，可下降到恒定值达4×1010~6×1010 原子/cm2。
这一浓度值随清洗温度的升高而升高。
从上述实验数据说明：硅表面的金属浓度是与SC-1清洗液中的金属浓度相对应。
晶片表面的金属的脱附与吸附是同时进行的。
即在清洗时，硅片表面的金属吸附与脱附速度差随时间的变化到达到一恒定值。
以上实验结果说明：清洗后硅表面的金属浓度取决于清洗液中的金属浓度。
其吸附速度与清洗液中的金属络合离子的形态无关。
c. 用Ni浓度为100ppb的SC-1清洗液，不断变化液温，硅片表面的Ni浓度在短时间内到达一恒定值、即达1012~3×1012原子/cm2。
这一数值与上述Fe浓度1ppb的SC-1液清洗后表面Fe浓度相同。
这说明Ni脱附速度大，在短时间内脱附和吸附就达到平衡。
⑤清洗时，硅表面的金属的脱附速度与吸附速度因各金属元素的不同而不同。
特别是对Al、Fe、Zn。
若清洗液中这些元素浓度不是非常低的话，清洗后的硅片表面的金属浓度便不能下降。
对此，在选用化学试剂时，按要求特别要选用金属浓度低的超纯化学试剂。
例如使用美国Ashland试剂，其CR-MB级的金属离子浓度一般是：H2O2 ＜10ppb 、HCL ＜10ppb、NH4OH ＜10ppb、H2SO4＜10ppb⑥清洗液温度越高，晶片表面的金属浓度就越高。
若使用兆声波清洗可使温度下降，有利去除金属沾污。
⑦去除有机物。
由于H2O2的氧化作用，晶片表面的有机物被分解成CO2、H2O而被去除。
⑧微粗糙度。
晶片表面Ra与清洗液的NH4OH组成比有关，组成比例越大，其Ra变大。
Ra为0.2nm的晶片,在NH4OH: H2O2: H2O =1:1:5的SC-1液清洗后，Ra可增大至0.5nm。
为控制晶片表面Ra，有必要降低NH4OH的组成比，例用0.5:1:5 ⑨ COP（晶体的原生粒子缺陷）。
对CZ硅片经反复清洗后，经测定每次清洗后硅片表面的颗粒≥2 μm 的颗粒会增加，但对外延晶片，即使反复清洗也不会使≥0.2 μm 颗粒增加。
据近几年实验说明，以前认为增加的粒子其实是由腐蚀作用而形成的小坑。
在进行颗粒测量时误将小坑也作粒子计入。
小坑的形成是由单晶缺陷引起，因此称这类粒子为COP（晶体的原生粒子缺陷）。
据介绍直径200 mm 硅片按SEMI要求：256兆≥ 0.13 μm，＜10个/ 片，相当COP约40个。
2.DHF清洗。
a. 在DHF洗时，可将由于用SC-1洗时表面生成的自然氧化膜腐蚀掉，而Si几乎不被腐蚀。
b. 硅片最外层的Si几乎是以 H 键为终端结构，表面呈疏水性。
c. 在酸性溶液中，硅表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶片表面。
d. 去除金属杂质的原理：①用HF清洗去除表面的自然氧化膜，因此附着在自然氧化膜上的金属再一次溶解到清洗液中，同时DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。
故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属。
但随自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等贵金属（氧化还原电位比氢高），会附着在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金属氢氧化物。
②实验结果：据报道Al3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+ 的氧化还原电位E0 分别是 - 1.663V、-0.763V、-0.440V、0.250V比H+ 的氧化还原电位（E0=0.000V）低，呈稳定的离子状态，几乎不会附着在硅表面。
③如硅表面外层的Si以 H 键结构，硅表面在化学上是稳定的，即使清洗液中存在Cu等贵金属离子，也很难发生Si的电子交换，因经Cu等贵金属也不会附着在裸硅表面。
但是如液中存在Cl—、Br—等阴离子，它们会附着于Si表面的终端氢键不完全地方，附着的Cl—、Br—阴离子会帮助Cu离子与Si电子交换，使Cu离子成为金属Cu 而附着在晶片表面。
④因液中的Cu2+ 离子的氧化还原电位（E0=0.337V）比Si的氧化还原电位（E0=-0.857V）高得多，因此Cu2+ 离子从硅表面的Si得到电子进行还原，变成金属Cu从晶片表面析出，另一方面被金属Cu附着的Si释放与Cu的附着相平衡的电子，自身被氧化成SiO2。
⑤从晶片表面析出的金属Cu形成Cu粒子的核。
这个Cu粒子核比Si的负电性大，从Si吸引电子而带负电位，后来Cu离子从带负电位的Cu粒子核得到电子析出金属Cu，Cu粒子状这样生长起来。
Cu下面的Si一面供给与Cu的附着相平衡的电子，一面生成SiO2。
⑥在硅片表面形成的SiO2，在DHF清洗后被腐蚀成小坑，其腐蚀小坑数量与去除Cu粒子前的Cu粒子量相当，腐蚀小坑直径为0.01 ~ 0.1 μm，与Cu粒子大小也相当，由此可知这是由结晶引起的粒子，常称为金属致粒子（MIP）。
3. SC-2清洗1). 清洗液中的金属附着现象在碱性清洗液中易发生，在酸性溶液中不易发生，并具有较强的去除晶片表面金属的能力，但经SC-1洗后虽能去除Cu等金属，而晶片表面形成的自然氧化膜的附着（特别是Al）问题还未解决。
2). 硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以 O 键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。
3). 由于晶片表面的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果。
a.实验说明：据报道将经过SC-2液，洗后的硅片分别放到添加Cu的DHF清洗或HF+H2O2清洗液中清洗、硅片表面的Cu浓度用DHF液洗为1014 原子/cm2，用HF+H2O2洗后为1010 原子/cm2。