半导体清洗工艺全解析：FerroTec冷水机如何有效提升清洗效率和精度
01 半导体清洗工艺
在半导体制造过程中，伴随着很多杂质的产生，这些杂质会影响芯片的良率、电学性能以及可靠性。清洗工艺旨在去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物，去除光阻掩膜或残留。也可根据需要进行硅氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀，为下一步工序准备好极佳的表面条件。
随着半导体制造工艺的不断进步，对晶圆表面污染物的控制要求越来越高。几乎在半导体制造的每一道工序前后，都需要通过清洗工艺去除表面杂质，保证晶圆的洁净度。例如，一款90nm芯片需要的清洗工艺有90道，一款20nm芯片需要的清洗工艺有215道，清洗约占所有半导体制程工艺步骤的30%。
02 主流技术路线-湿法清洗
清洗工艺贯穿硅片制造、晶圆制造、封装三大环节。扩散、沉积、注入等工序前后都需要进行清洗，每一步清洗都需要不同的设备、化学液配方、工艺条件来完成。根据清洗介质不同，半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种。
湿法清洗利用特定的化学药液和去离子水，通过化学反应去除晶圆表面的杂质。干法清洗则不依赖化学试剂，主要采用等离子体清洗等技术。湿法清洗是目前主流的技术路线，占芯片制造清洗步骤数量的90%以上。
03 湿法清洗中常用化学溶液
湿法清洗所用的清洗液主要有硫酸清洗液、SC1清洗液、SC2清洗液等化学溶液。
1、硫酸清洗液：硫酸和双氧水的混合物，其浓度比为 5:1，反应温度为125℃。用于去除晶圆表面的光阻残留物或有机物。反应机理是：
H₂S0₄+H₂0₂ → HO-(SO₂)-0-0H+H₂O
HO-(SO₂)-0-0H+-(CH₂)n → CO₂+H₂
2、SC1清洗液：氨水、双氧水以及水的混合物，三者体积比例为1:2:50。其反应温度为25℃，用于去除晶圆上的微粒杂质以及聚合物。清洗机理是氧化和电性排斥，如图所示：
3、SC2清洗液：盐酸、双氧水和水的混合物，三者的体积比例为1:1:50。SC2清洗液的主要功能是清除晶片上的金属离子。其清洗机理是提供一个低PH值的环境，使碱性的金属离子、金属氢化物能溶于SC2清洗液里。SC2清洗的相关化学方程式如下：
Si+H₂0₂ → Si0₂+H₂0
Zn+HCl → ZnCl₂>+H₂
Fe+HCl → FeCl₂+H₂
Mg+HCI → MgCl₂+H₂
04 FerroTec冷水机在半导体清洗中的应用
半导体清洗受多种因素影响，其中，溶液的温度、浓度、颗粒度等均会影响清洗效果。在一定范围内，温度越高，清洗液发生的化学反应越剧烈，晶圆清洗效果越彻底。 FerroTec自主研发生产的特殊液体系列冷水机，具有高纯核心、耐腐蚀、快速换热、低阻抗等优点。核心接触件均采用了PFA材质，能够更好的控制化学清洗液混合及其他环境时的温度，实现精准控温。对比同类产品，降温功率更大，降温速度更快。
技术性能优势
01 高精度温度控制
半导体清洗工艺对温度稳定性要求极高（通常需±0.1℃以内）。FerroTec冷水机采用PID智能算法和高效变频技术，结合高灵敏传感器，控温精度优于多数竞品（如部分欧美品牌标准为±0.3℃），可满足先进制程（如14nm以下）的严苛需求。
02 耐腐蚀与材料兼容性
针对半导体清洗中使用的强酸（如HF、H2SO4）、强碱（如NH4OH）和有机溶剂，FerroTec冷水机采用了钛合金热交换器、PFA密封材料等，相较竞品（如部分国产厂商采用316L不锈钢），耐腐蚀性更强，设备寿命延长30%以上。
03 低流量波动设计
通过优化泵组和管路设计，流量波动率<2%，优于行业内常见的5%水平。确保晶圆清洗过程中液体流量稳定，减少晶圆表面缺陷风险。
定制化与集成能力
01 模块化设计适配多场景
FerroTec提供从小型实验室设备（5kW）到大型量产线（500kW以上）的全系列冷水机，并支持模块化组合（如多机并联冗余），灵活性高于欧美品牌。
02 与行业知名清洗机厂商深度合作
FerroTec长期与国内半导体设备商（如盛美半导体、北方华创）联合开发，实现冷水机与清洗机控制系统无缝对接，减少了第三方集成调试时间（相比进口品牌缩短50%交付周期）。
本地化服务与成本优势
01 快速响应与备件供应
国内设有10个以上服务中心，提供24小时技术支援，故障响应时间＜4小时，而欧美品牌通常需48小时以上（备件依赖进口）。FerroTec冷水机国产化率达到80%，备件成本仅为进口品牌的60%。
02 综合性价比突出
在同等性能下（如温度精度、耐腐蚀等级），FerroTec冷水机价格约为日本竞品的70%、欧美品牌的50%，且能耗比优化10%-15%（采用高效磁悬浮压缩机技术），长期运维成本更低。
行业认证与合规性
01 SEMI认证与洁净室兼容
FerroTec冷水机通过SEMI S2/S8安全标准认证，并支持Class 1洁净室环境运行（低颗粒/振动设计），性能与日系品牌（如SMC）相当，但更适应中国本地环保法规（如GB/T 18430冷水机能效标准）。
