1. 湿法清洗的核心作用

在半导体制造中，晶圆经过光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等工艺后，表面会残留多种污染物（如光刻胶、金属颗粒、氧化物等）。湿法清洗通过化学溶液与物理作用结合，实现：

• 颗粒去除：物理冲刷（如兆声波）配合化学溶解。

• 有机物剥离：强氧化剂分解光刻胶等有机物。

• 金属离子清洗：酸或螯合剂去除金属污染（如Fe、Cu、Al）。

• 表面氧化层控制：选择性去除或钝化氧化层（如HF去除SiO₂）。

• 在半导体行业中，湿法清洗（Wet cleaning）是指使用液体化学品或溶液来清洁半导体器件和晶圆表面的过程。半导体器件制造中的湿法清洗是非常关键的步骤，因为它能够去除在晶圆表面和器件结构上的各种残留物，如有机残留物、金属离子、氧化物和其他污染物
  

2. 典型工艺流程（以RCA清洗法为例）

RCA清洗是行业标准流程，由美国RCA公司于1965年提出，分三步：

(1) SC-1清洗（APM: Ammonia-Peroxide Mixture）

• 配方：NH₄OH（氨水） + H₂O₂（双氧水） + H₂O，比例通常为1:1:5 ~ 1:2:7。
• 温度：70-80℃。
• 作用：去除颗粒和有机物，通过氧化和络合反应剥离污染物，同时轻微腐蚀硅表面（约0.1-1nm）。

(2) DHF清洗（稀释氢氟酸）

• 配方：HF（氢氟酸） + H₂O，浓度0.5%-2%。
• 温度：室温。
• 作用：去除氧化层（SiO₂）及表面金属污染物，但对硅基底选择性高，避免过度腐蚀。

(3) SC-2清洗（HPM: Hydrochloric-Peroxide Mixture）

• 配方：HCl（盐酸） + H₂O₂ + H₂O，比例通常为1:1:6 ~ 1:2:8。
• 温度：70-80℃。
• 作用：去除金属离子（如碱金属、过渡金属），通过强酸环境和氧化作用溶解金属。

3. WET中的不同化学药液

• SPM是硫酸（H2SO4)、过氧化氢（H202）和去离子水的混合物，主要用于清洗有机物;

• SC1是碱性清洗剂，包含氨水（NH40H)、H202和去离子水的混合物，主要用于清洗颗粒;

• SC2是酸性清洗剂，包含盐酸（HCI）、H202和去离子水的混合物，主要用于清洗金属污染物;

• DHF是稀释的氢氟酸（HF），主要用于二氧化硅(Si02）的刻蚀;

• BHF(NH4F+HF)是稀释的HF缓冲溶液，主要用于有图形圆片的SiO2刻蚀;

• DI03是臭氧水，主要用于清洗有机物;

• H3P04是磷酸，主要用于氮化硅（Si3N4）的刻蚀;

• HF+HNO3是HF和硝酸（HNO3）的混合物，主要用于Si的刻蚀;

• TMAH是四甲基氢氧化铵，主要用于Si的刻蚀;

• 溶剂类清洗液（Solvent）主要用于去除接触金属的有机物;

• 纯水DIW(H2O)。

4. 关键设备与工艺控制

• 设备类型：湿法清洗槽（Batch Wet Bench）或单晶圆清洗机（Single Wafer Tool）。
• 工艺参数：
  • 化学浓度：需实时监控（如自动滴定系统）。
  • 温度控制：±1℃精度，影响反应速率。
  • 兆声波（Megasonic）：高频声波（0.8-1MHz）增强颗粒去除效率。
  • 干燥技术：旋转干燥、IPA（异丙醇）蒸气干燥，避免水痕。

5. 应用场景与挑战

• 关键节点：
  • 前道制程：硅片初始清洗、栅极氧化前清洗、金属沉积前清洗。
  • 后道制程：CMP（化学机械抛光）后清洗、键合前清洗。
• 先进工艺挑战：
  • 高深宽比结构：3D NAND和FinFET中，需解决液体渗透和干燥难题。
  • 新材料兼容性：如Ge、GaN等化合物半导体对化学试剂更敏感。
  • 环保与成本：减少化学品消耗（如半浓度RCA工艺）、废水处理（重金属、氟离子）。

6. 技术趋势

• 绿色化学：开发低毒、可循环的清洗剂（如臭氧水替代部分酸）。
• 气相清洗：结合气相HF与IPA，减少液体残留。
• 原子层刻蚀（ALE）：与湿法结合，实现纳米级精确清洗。

总结

湿法清洗是半导体制造的“隐形守护者”，其工艺稳定性直接决定器件可靠性和良率。随着工艺节点进入3nm以下，清洗技术需在选择性、均匀性、环保性之间取得更高平衡，成为推动摩尔定律延续的关键环节之一
WET的概念和目的