化学清洗所用的化学溶液种类繁多，具体选择取决于需要去除的污染物类型、基材性质以及工艺要求。以下是『半导体』和相关行业中常用的化学清洗液及其典型应用：
一、基础酸性清洗剂
1. 氢氟酸（HF）
功能：唯一能与二氧化硅（SiO₂）快速反应的强酸，用于去除自然氧化层或有意生长的栅极氧化膜。
配方示例：缓冲氧化物刻蚀液（BOE）= HF:NH₄F:H₂O（比例可调，如1%HF+缓冲剂）。
安全提示：剧毒且腐蚀性极强，需在防腐蚀通风柜中操作，并佩戴护目镜🥽/手套🧤。
2. 盐酸（HCl）
作用：溶解金属离子污染物（如钠、钾）、分解某些难溶性盐类残留物。常用于铝制程后的清洗以去除铝腐蚀产物。
混合方案：与双氧水（H₂O₂）组成“Piranha溶液”（浓硫酸型更安全），增强氧化能力。
3. 硝酸（HNO₃）
特性：强氧化性酸，适用于剥离厚重的光刻胶层及有机污染物炭化处理。对金属杂质也有络合作用。
注意：易挥发产生有害气体NOₓ，需严格控制温度。
二、碱性清洗体系
1. 氨水（NH₄OH）
核心用途：配合过氧化氢形成RCA标准流程中的SC1溶液，有效分解有机物并悬浮颗粒物。
反应式：NH₄OH + H₂O₂ → 自由基·OH + 其他活性物种，攻击碳氢键断裂大分子链。
优势：对硅衬底损伤极低，适合预处理步骤。
2. 四甲基氢氧化铵（TMAH）
应用场景：替代传统苛性碱的水溶液，用于剥离正胶或负性光刻胶而不损伤铝互连线。挥发性强，便于后续干燥。
缺点：长期接触可能导致皮肤灼伤，需密闭系统输送。
3. 单乙醇胺（MEA）
特殊功能：作为缓蚀剂添加到碱性槽液中，保护铜互连结构免受过度腐蚀。常用于先进封装工艺后的清洗。
三、氧化型清洗液
1. 硫酸双氧水混合物（SPM）
组成：H₂SO₄ + H₂O₂（体积比通常为4:1）。高温下可去除顽固金属污染和有机沾污。
机理：过氧化氢分解产生的原子氧具有强亲电性，能氧化分解大多数有机化合物至CO₂和H₂O。
2. 臭氧化去离子水（O₃/DIW）
环保方案：在线生成臭氧注入超纯水，利用臭氧的高反应活性破坏有机物分子结构。适用于敏感器件的最终漂洗步骤。
优点：无残留离子污染，减少废水处理负担。
四、络合剂与螯合型溶液
1. 乙二胺四乙酸（EDTA）
作用机制：通过配位键稳定过渡金属离子（Fe³⁺、Cu²⁺等），防止其在晶圆表面形成沉淀。常作为添加剂融入其他酸液提高金属去除效率。
典型应用：清洗CMP抛光后的钨塞孔洞内部残留浆料中的金属颗粒。
2. 柠檬酸三钠（Sodium Citrate）
生物基选项：可降解的绿色螯合剂，用于去除钙镁沉积物而不引入卤素污染风险。适合MEMS器件微流控通道疏通。
五、溶剂型清洗液
化学品主要用途物理特性安全警示NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶解交联型光刻胶、树脂类残渣高沸点（~200℃），低挥发性神经毒性，需防吸入PGMEA（丙二醇甲醚醋酸酯）边缘珠粒去除、先进封装助焊剂清理低表面张力，良好润湿铺展性易燃液体，远离明火DMAC（二甲基乙酰胺）聚酰亚胺固化前的预清洗强极性非质子溶剂刺激呼吸道，通风必备六、特殊工艺专用配方
1. 稀释的氟化铵溶液（NH₄F）
精准控制应用：选择性蚀刻Si₃N₄掩膜而不影响下层多晶硅层，用于DRAM电容孔的形成过程监控。
2. 王水（Aqua Regia）
极端情况使用：由浓盐酸与浓硝酸按3:1混合而成，能溶解金、铂等贵金属。仅用于特殊材料体系的异常处理。
3. TMAH+表面活性剂复合体系
多层结构清洗：针对3D NAND闪存堆叠结构的层间残胶剥离，添加非离子型表面活性剂降低界面张力实现深层渗透。
七、选择原则与优化方向
兼容性优先：确保化学品不与目标材料发生不可逆反应（如铝遇碱迅速腐蚀）；
废液可处理性：含氟废水需经石灰沉淀法预处理后再排放；重金属络合物应回收再利用；
成本效益比：高纯度试剂价格昂贵但杂质含量低，适合关键工序；工业级原料可通过精馏提纯重复使用；
自动化适配性：在线混配系统可实时调节pH值/浓度，提升批次稳定性并减少人工干预误差。
八、行业趋势与创新
替代溶剂开发：超临界CO₂流体清洗技术减少有机溶剂依赖；
纳米粒子催化：负载型TiO₂催化剂辅助光催化降解有机污染物；
机器学习优化：基于历史数据的AI算法推荐最佳配方组合，缩短工艺调试周期。
通过合理选择和使用化学清洗液，结合先进的设备控制技术，可以实现从原子级洁净度到微观形貌控制的全面优化，满足不同应用场景的需求。
