2.氧化剂在化学清洗中的作用 1）重铬酸钾洗液的氧化作用 重铬酸钾（K2Cr2O7）洗液是由饱和的重铬酸钾溶液与过 量的浓硫酸混合配制而成的。 三氧化铬又称铬酐，剧毒，有些有机物，如酒精与其接 触立即着火。含有三氧化铬的洗液具有很强的氧化性和腐蚀 性。 在半导体器件生产中常用重铬酸钾洗液清洗玻璃、石英 器皿和金属用具。
性、强腐蚀性和高沸点难挥发性等。硫酸具有强酸性，和盐
酸一样能与活泼金属、金属氧化物及氢氧化物等作用，生成 硫酸盐。
3）硝酸（HNO3） 纯硝酸是一种无色透明的液体，易挥发，有刺激性气味。 硝酸见光受热很容易分解。 温度越高或酸的浓度越大，则分解越快。市售浓硝酸质 量百分比为69.2%，比重为1.41。96%~98%的硝酸因含有过量 二氧化氮而呈棕黄色，称为发烟硝酸。硝酸具有强氧化性、 强酸性和强腐蚀性。
9.2 硅表面抛光化学原理 9.2.1 铬离子化学机械抛光
三氧化二铬（Cr2O3）因颗粒小、硬度大、棱角锋利，故 可用它做机械研磨的微粒。
铬离子抛光既有机械抛光的平整度好，无桔皮状腐蚀坑 等优点，又有化学抛光结构损伤较小的优点，而且速度快， 成本低，是一种多快好省的抛光方法。缺点是硅片氧化后易 产生高密度氧化错层，影响器件的成品率。此外，Cr2O3有毒， 使用时注意安全。
2）过氧化氢的氧化作用 过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，能与水按任何比例混合。 双氧水（H–O–O–H）很不稳定，容易分解。在普通条件下 将慢慢分解成水和氧气。
H2O22H2O + O2↑ 它既可作为氧化剂也可作为还原剂。 在半导体器件生产中主要是利用过氧化氢在酸性和碱性 溶液中具有强氧化性来清除有机和无机杂质。
2）王水的去污作用 浓硝酸和浓盐酸按1:3的体积比混合，即可配成王水。其 反应式如下：
HNO3 + HClH2O + Cl + NOCl 王水中不仅含有硝酸、盐酸等强酸，而且还有初生态 （Cl）和氯化亚硝酰NOCl等强氧化剂。 氯化亚硝酰是一种沸 点较低的液体，受热即分解为一氧化氮和原子氯。 王水不但能溶解较活泼金属和氧化物，而且还能溶解不 活泼的金、铂等几乎所有的金属。
肥皂去污原理
9.1.4 无机杂质的清洗 1.无机酸在化学清洗中的作用 1）盐酸（HCl） 盐酸是氯化氢气体溶解于水而制得的一种无色透明有刺
激性气味的液体，一般盐酸因含有杂质（主要是Fe3+）而呈 淡黄色。浓度36%~38%，比重1.19的盐酸为浓盐酸，浓盐酸具 有强酸性、强腐蚀性和易挥发性。
2）硫酸（H2SO4） 硫酸是无色无嗅的油状液体。酸性、吸水脱水
（2）酸性过氧化氢洗液（通称Ⅱ号洗液） 它是由纯水、过氧化氢（30％）、浓盐酸（37％）组成 的，它们的体积比是：H2O : H2O2 : HCl = 6 : 1 : 1到8 : 2 : 1。 实践证明使用Ⅰ号、Ⅱ号洗液具有如下的优点： ①操作方便，使用安全。 ②能去除有机物和金、铂等重金属。 ③这两种洗液的组分均易挥发和分解，不会产生与清洗 无关的化学反应。 ④可防止钠离子沾污，提高器件的稳定性和可靠性。
9.2.3 二氧化硅胶体化学机械抛光 二氧化硅胶体抛光优点： 1）胶体的颗粒直径比磨料的颗粒直径小一个数量级，且
硬度与硅相当，因此它比用磨料的机械抛光表面损伤更小， 抛出的硅片表面具有高度的镜面光洁。
2）不受材料导电类型和电阻率的影响。
9.3 纯水制备 9.3.1 纯水在半导体生产中的应用
天然水中含有很多杂质，可分为五大类。（1）电解质 （2）有机物（3）颗粒物质（4）微生物 （5）溶解气体
3.络合剂在化学清洗中的作用 1）酸性和碱性过氧化氢洗液在清洗中的作用 （1）碱性过氧化氢清洗液（通称Ⅰ号洗液） 它是由纯水、过氧化氢（30％）、浓氨水（27％）按一 定比例混合而成的。它们的体积比是：H2O : H2O2 : NH3· H2O=5 : 1 : 1到5 : 2 : 1。 Ⅰ号过氧化氢洗液可除去抛光后硅片上残存的蜡、松香 及光刻工艺硅片表面上的光刻胶等有机物，还可除去硅片表 面Au、Ag、Cu、Ni等金属及金属离子
SiO2 + 4HF SiF4↑+ 2H2O SiF4 + 2HF H2[SiF6]
9.1.5 清洗工艺安全操作 清洗用的化学试剂，有的易燃、易爆，有的对人体有毒、
有腐蚀性，因此必须注意安全操作。选用有机溶剂有三点 要求：
1）闪点较高 易燃液体的蒸汽和空气混合后，与火焰接触时发生闪光
的最低温度称为闪点。闪点越低，越易燃。 2）爆炸极限范围小 3）毒性小
3）氢氟酸的性质与作用 氢氟酸是氟化氢的水溶液，它是一种无色透明的液体， 蒸汽有刺激臭味、剧毒，与皮肤接触时会发生严重的难以治 愈的烧伤。浓的氢氟酸含氯化氢48％。含氟化氢35％的氢氟 酸的比重是1.14，沸点是112℃。 在化学清洗和腐蚀工艺中，主要利用氢氟酸能溶解二氧 化硅（SiO2）这一特性来腐蚀玻璃、石英和硅片表面上的二 氧化硅层。反应过程是:
若用自来水清洗硅片等半导体材料时，这些有害杂质将 吸附在硅片表面上，使硅片沾污，使电路钝化，甚至短路， 因此改变装置的电特性及最终产品的性质。
铬离子抛光液的配比为H2O : Cr2O3 : （NH4）2Cr2O7 = 1000 : 35 : 8 （重量比）
9.2.2 铜离子化学机械抛光 铜离子抛光优点：速度快，表面质量好。缺点：工艺条
件难控制；铜离子易在缺陷处沉积，影响器件质量的稳定 性。铜离子抛光液的配制：CuCl2·2H2O : NH4F : H2O = 60（g） : 260（g） : 1000（mL）
第9章 半导体工艺化学基础
9.1 化学清洗 9.1.1 硅片表面污染杂质类型
1.分子型杂质 2.离子型杂质 3.原子型杂质 9.1.2 清洗步骤 清洗硅片的一般步骤为：去分子→ 去离子→ 去原子→ 高纯水清洗。
9.1.3 有机杂质清洗 1.有机溶剂的去污作用 2.碱液和合成洗涤剂的去污作用 1）碱和肥皂的去污作用 2）合成洗涤剂的去污作用