什么是超临界CO₂清洗技术

文章来源：半导体与物理

原文作者：jjfly686

本文介绍了什么是超临界CO₂清洗技术。  

在芯片制程进入纳米时代后，一个看似矛盾的难题浮出水面：如何在不损伤脆弱纳米结构的前提下，彻底清除深孔、沟槽中的残留物？传统水基清洗和等离子清洗由于液体的表面张力会损坏高升宽比结构中，而超临界二氧化碳（sCO₂）清洗技术，凭借其独特的物理特性，正在改写半导体清洗的规则。

超临界CO₂：当气体与液体界限消失

当二氧化碳处于临界点（温度31.1℃，压力7.38 MPa）以上时，会进入既非气体也非液体的超临界态。此时它展现出颠覆性的特性：

零表面张力：可渗入宽深比超过100:1的纳米孔洞；

气体级扩散性：运动速度是液态溶剂的10倍，3秒内渗透1微米深结构；

液体级溶解力：可携带专用清洗剂，溶解金属残留和有机污染物。

这种状态下的CO₂如同"隐形清洁工"，能在不接触器件表面的情况下完成深度清。

为什么选择超临界CO₂清洗？

突破物理极限的清洁能力

DRAM电容清洗：现代DRAM采用深宽比60:1的圆柱形电容（直径20 nm，深度1.2 μm），传统湿法清洗液因表面张力无法到达底部，而sCO₂可100%覆盖（三星在1α nm工艺中应用该技术）；

3D NAND清洗：232层NAND的存储孔深度达8 μm，直径仅40 nm（深宽比200:1）。

零损伤的温和工艺

无高频等离子体轰击，避免FinFET鳍片的原子级损伤；

无水分残留，消除铜互连线（线宽10 nm）的电化学腐蚀风险。

环保与成本优势

CO₂可循环使用，单次工艺耗材成本比异丙醇（IPA）清洗降低70%；

无有害废物排放，较传统清洗减少95%的化学废水。