在半導體及顯示器件生產過程中，清洗工藝是保障產品良率的關鍵環節，但不同基材的清洗需求與技術路徑存在顯著差異。某玻璃載片生產場景中，經清洗后的載片雖通過外觀檢測，卻在后續鍍膜工序中出現膜層附著力批量不良；同期某半導體產線則發現，芯片漏電率異常升高，溯源結果指向硅晶圓清洗環節中稀氫氟酸（DHF）槽工藝時間漂移，導致自然氧化層（SiO?）去除不徹底，進而引發柵極氧化層缺陷。
    上述案例表明，即便同為“晶圓清洗”，硅晶圓與玻璃晶圓面臨的技術挑戰、失效模式截然不同。這種差異的根源，在于兩種材料的物理化學特性、應用場景對潔凈度的規格要求存在本質區別，最終決定了二者清洗工藝的核心邏輯與技術方案的分野。

    一、清洗對象界定：四類核心污染物及其差異化影響
    硅晶圓與玻璃晶圓在生產、轉運過程中，均會面臨四類典型污染物，但污染物對二者的危害程度與作用機制存在顯著差異：
    （一）顆粒污染物
    主要包括環境灰塵、化學機械拋光（CMP）工藝殘留的研磨顆粒、金屬碎屑等。對硅晶圓而言，此類污染物會導致電路圖形缺陷，引發短路或斷路，直接影響半導體器件的電性能；對玻璃晶圓而言，顆粒易造成表面劃傷，破壞基板平整度，進而影響后續薄膜沉積的均勻性。
    （二）有機污染物
    涵蓋光刻膠殘留、樹脂添加劑、人體皮脂、溶劑揮發殘留等。硅晶圓表面的有機污染物會形成掩膜層，阻礙刻蝕或離子注入工藝的精準實施，同時降低介質薄膜的附著力；玻璃晶圓若殘留有機物，會直接導致鍍膜工序中膜層與基材結合力下降，引發膜層脫落。
    （三）金屬離子污染物
    主要來源于設備磨損（如鐵、銅）、化學品雜質（如鈉、鉀）及人員操作（如鈣）。對硅晶圓而言，金屬離子是“致命性污染物”——即便濃度低至10¹?atoms/cm²，也會在半導體禁帶中引入雜質能級，導致漏電流增加、載流子壽命縮短，嚴重破壞器件電特性；對玻璃晶圓而言，金屬離子主要影響薄膜沉積質量，可能導致薄膜光學性能或電學性能偏離設計指標。
    （四）自然氧化層
    此為硅晶圓的專屬污染物：硅材料在空氣中會自發形成一層厚度不均的二氧化硅（SiO?）薄膜（即自然氧化層），該氧化層的厚度與均勻性難以控制，若殘留在硅晶圓表面，會影響柵極氧化層的制備精度，導致器件閾值電壓漂移；而玻璃晶圓的本質是無定形二氧化硅網絡結構，不存在“自然氧化層”問題，僅需清除表面因污染形成的改性層。

    二、潔凈目標分野：電性能導向與物理特性導向的本質差異
    兩種晶圓的應用場景決定了其清洗工藝的核心目標存在根本分野，具體表現為：
    （一）硅晶圓：追求“原子級潔凈”以保障電性能
    作為半導體器件的核心基材，硅晶圓對潔凈度的要求聚焦于“電性能無干擾”，需實現“原子級潔凈”：
    顆粒控制：需有效去除尺寸≥0.1μm的顆粒，避免電路圖形缺陷；
    金屬離子控制：Fe、Cu等關鍵金屬離子濃度需控制在10¹?atoms/cm²以下，防止電特性劣化；
    有機物控制：需徹底清除有機殘留，避免影響刻蝕、離子注入等關鍵工藝；
    氧化層控制：自然氧化層需徹底、均勻去除，保障柵極氧化層制備質量。
    任何微尺度污染（如納米級顆粒、微量金屬離子）均可能導致器件失效，因此硅晶圓清洗對污染物的容忍度趨近于“零”。
    （二）玻璃晶圓：追求“物理完美性”以保障工藝兼容性
    玻璃晶圓主要作為顯示器件、傳感器的基板或襯底，其清洗目標聚焦于“物理特性穩定性”，需實現“表面無損傷潔凈”：
    外觀控制：表面無劃傷、無不可去除污漬（Stain），滿足視覺檢測標準；
    粗糙度控制：保持基材原有的表面粗糙度，避免影響薄膜沉積平整度；
    幾何形狀控制：避免清洗過程中基材發生形變，保障后續光刻、切割工藝精度；
    附著力保障：清除污染物的同時，確保基材表面能與后續薄膜形成穩定結合。
    玻璃晶圓清洗的核心訴求是“不損傷基材”，在此前提下實現污染物去除，以保障后續工藝的兼容性。

    三、材料特性差異：晶體與非晶體對清洗工藝的約束
    硅與玻璃的物理化學本質不同，直接決定了二者清洗工藝的技術邊界與禁忌：
    （一）硅：晶體結構的“可控蝕刻”優勢
    硅為典型的晶體材料，其原子排列具有規律性，表面自然氧化層與基體的結合存在明確界面。這種特性使得硅晶圓清洗可采用“可控蝕刻”策略——通過稀氫氟酸（DHF）等化學品對表面進行輕微、均勻的蝕刻，既能徹底去除自然氧化層及附著的污染物，又可通過控制蝕刻速率與時間，確保基材表面平整度不受影響。晶體結構的穩定性，為硅晶圓清洗提供了“容錯空間”，允許通過化學蝕刻實現深度潔凈。
    （二）玻璃：非晶態結構的“腐蝕敏感”限制
    玻璃為無定形二氧化硅網絡結構，其成分與硅晶圓的自然氧化層相似，因此對腐蝕性化學品具有高度敏感性：
    氫氟酸（HF）會快速破壞玻璃的二氧化硅網絡，導致基材腐蝕、厚度不均；
    強堿溶液會與玻璃表面的硅羥基反應，造成表面粗糙度增加甚至形變。
    非晶態結構的無規則性，使得玻璃無法承受“蝕刻式清洗”，必須在污染物去除與基材保護之間尋求平衡，全程規避強腐蝕性化學品，采用“溫和清洗”策略。

    四、清洗方案對比：基于材料特性的定制化設計
    基于上述目標與材料約束，硅晶圓與玻璃晶圓的清洗方案呈現出顯著差異，具體對比如下表所示：

    五、玻璃晶圓的高階需求：基于半導體清洗邏輯的工藝改良
    隨著玻璃晶圓在半導體領域的應用拓展（如作為先進封裝載板、柔性顯示基板），其對顆粒數量、金屬離子濃度的要求趨近于硅晶圓，傳統弱堿性清洗方案已無法滿足需求。此時需借鑒半導體RCA清洗的核心邏輯，對玻璃清洗工藝進行改良，關鍵策略如下：
    （一）有機物去除：溫和氧化替代強氧化
    采用臭氧水（O?/H?O）替代SPM（H?SO?/H?O?），利用臭氧的強氧化性分解有機物，避免硫酸的高溫腐蝕；或使用低濃度SPM（H?SO?/H?O?比例調整為5:110:1），降低反應溫度（控制在6080℃），減少對玻璃基材的損傷。
    （二）顆粒去除：稀釋SC1控制蝕刻速率
    采用高度稀釋的SC1溶液（NH?OH/H?O?/H?O比例調整為1:1:501:1:100），降低反應溫度（控制在2540℃），縮短處理時間（13分鐘），利用SC1的靜電排斥作用與微弱蝕刻效應去除顆粒，同時將玻璃腐蝕量控制在納米級以下。
    （三）金屬離子去除：弱酸性體系替代強酸性體系
    使用稀釋鹽酸（HCl/H?O比例1:501:100）或稀硝酸（HNO?/H?O比例1:1001:200）替代SC2，通過氫離子與金屬離子的絡合作用去除污染物，避免高濃度酸對玻璃的腐蝕。
    （四）核心禁忌：全程規避氫氟酸（HF）
    無論工藝如何改良，均需絕對禁止使用HF及含氟化合物，防止玻璃基材被腐蝕，同時需控制清洗過程中的pH值（避免＜5或＞10），防止表面粗糙度異常。

    六、結論
    硅晶圓與玻璃晶圓的清洗工藝設計，本質是“材料特性應用需求潔凈目標”三者協同匹配的結果：硅晶圓因晶體結構特性與電性能需求，采用“徹底蝕刻式清洗”（如標準RCA流程），追求“原子級潔凈”；玻璃晶圓因非晶態結構的腐蝕敏感性與物理特性需求，采用“溫和選擇性清洗”（如弱堿性流程），追求“無損潔凈”。
    隨著跨領域應用的拓展（如玻璃晶圓進入半導體封裝領域），清洗工藝正朝著“精細化、定制化”方向發展——在保留基材特性的前提下，借鑒成熟清洗邏輯進行改良，實現“更高潔凈度”與“基材保護”的平衡。這一趨勢也表明，清洗工藝的創新并非單純追求技術復雜度，而是以“適配場景需求”為核心，通過材料本質與工藝邏輯的深度結合，保障產品良率與性能。