芯片臟了會影響性能，四種方法可以清洗干凈

你平時在家洗碗、洗菜、洗水果或者洗衣服嗎？你是屬于強迫癥的那種，非要把東西洗得一塵不染嗎？如果你是的話，歡迎你來我們這兒洗芯片。那么芯片應該怎么洗呢？要洗得特別干凈嗎？

我們平時用的芯片是密封在殼子里的，灰一般落不進去，但是芯片制造的過程中是裸露的。那有朋友說，落點灰就落點唄，別太臟就行了唄。但實際上，一個灰塵要比芯片上的電學器件大很多。

比如今年6月，有某個著名的手機廠商宣布說，要開發(fā)2nm的芯片。什么是2nm的芯片？是芯片長寬或者厚度是2nm嗎？不是。2nm指的叫“特征尺寸”，簡單理解，可以理解成類似于上面電路和器件的線條寬度是2nm。那灰塵多大呢？我們常說pm2.5、pm10，這都是直徑2.5微米、10微米的顆粒，1微米等于1000納米，這灰塵一砸進來，很可能就把原來不導電的地方給弄導電了，這芯片就不能用了。所以都說眼睛里不揉沙子，其實芯片里更不揉沙子，當然，芯片的硅材料本身也算是來源于沙子。但是芯片做好了之后就不能再往里摻沙子了，不能讓它上面落灰塵了。

既然芯片這么嬌氣，做芯片就有很多講究了。首先是這地方講究，不能在大街上做，風一吹全都刮跑了。芯片加工的地方，叫做“超凈間”，我們平時做實驗測試的叫“超凈實驗室”。超凈實驗室有不同的級別，有百級、千級、萬級。什么意思？百級就是每立方米直徑大于或者等于0.1微米的顆粒不超過100個。還有更高的標準，十級，不超過十個。那除了環(huán)境以外，清洗也很重要，芯片不能被沾染。另外如果是在芯片研發(fā)的實驗當中，很多都是人工去洗。做芯片用的是硅片，在硅片買回來要用之前，就得先進行各種清洗。

配圖來自圖蟲網(wǎng)

清洗有不同的方法，比較一個簡單的方法叫做沖水清洗，在實驗室的話就是把芯片放在容器里，先沖幾次，把水倒掉，然后再把它放在水龍頭下面，打開水龍頭用水在那里一直沖。當然用的水也要很干凈，要用去離子水。所以這挺費水的，很多科研機構(gòu)的超凈實驗室一天水電費幾千塊錢是很常見的，當然芯片生產(chǎn)廠家就比這個更要多得多了，更多的是用自動噴淋沖洗。

還有一個清洗叫“有機清洗”，能洗掉大多數(shù)的有機物污染。這個有點像咱們平時洗眼鏡，用超聲清洗機，當然比咱們洗眼鏡的功率大，把芯片放到丙酮溶液里用超聲清洗機振蕩，再用乙醇也就是酒精把丙酮溶解掉。然后再進行沖水清洗，把乙醇沖洗掉。當然用的這個乙醇要求純度比較高，叫MOS級乙醇，不能拿二鍋頭去洗。

還有一個叫煮酸清洗，因為它比較常用，所以我們也叫它“常規(guī)清洗”。就是用硫酸和雙氧水來煮芯片，這個煮酸清洗英文叫piranha clean，piranha英文是食人魚的意思，可以想象，這個清洗方法就像食人魚一樣把各種東西都吃掉了，能清洗掉大部分的常規(guī)污染物。不過雖然能去掉大部分的常規(guī)污染物，對鉀離子去的并不徹底，而在芯片當中鉀離子的影響是比較大的。所以還專門有一個清洗方法，叫做去鉀離子清洗。實驗室里用鹽酸和雙氧水加熱來清洗，而工業(yè)生產(chǎn)當中還有很多去各種離子的清洗方法。

煮酸清洗和去鉀離子清洗之后，都要用再進行沖水清洗，洗過之后要用氮氣槍吹干。這個過程要戴著口罩進行，否則你對著芯片咳嗽一下，就全都白洗了。當然，芯片上如果有的材料會和清洗劑反應，就不能用這種清洗了，比如有的材料會被酸腐蝕，就不能用煮酸清洗了。所以，這些清洗步驟往往是硅片在用之前清洗。

其實提到的這些方法，平時生活一般是用不上的，比如平時洗菜不可能用濃硫酸雙氧水煮一下。不過有機清洗洗眼鏡還是可以用一下的，但不要用丙酮，丙酮有一定的毒性，搞不好還把你眼睛上的塑料給溶掉了。我們用洗滌劑就行了。而沖水清洗就是比較常見的方法了，平時洗水果確實可以放在水龍頭下面一直沖著來清洗，不過也確實比較費水。

畢竟平時對潔凈度沒有要求那么高，所以如果是強迫癥非要洗得特別干凈的話，歡迎來學芯片相關(guān)專業(yè)。不過如果你不是強迫癥的話，學了這個專業(yè)，沒準也會變成強迫癥，比如我。不過其實這些人工操作都是實驗室的方法，而在里面流汗鈉離子都可能影響性能，所以現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)芯片都是機器來操作。

本文為科普中國·星空計劃扶持作品

作者：田埂

審核：黃永光（中科院半導體所 副研究員）

出品：中國科協(xié)科普部

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