【原创】试剂在半导体行业中的应用及其原理！

•硫酸：

在半导体工艺中，硫酸常用于去除光刻胶和配制洗液等。清洗中主要利用其强酸性、氧化性来解脱吸附在硅片表面的金属和无机物。浓硫酸不仅能与金属活动表中氢以前的金属作用，而且在加热条件下还能与金属活动表中氢以后的金属铜、汞、银等金属发生氧化还原反应。生成的硫酸盐一般都溶于水。
硫酸不能与金、二氧化硅反应。

硝酸：
工业上使用的浓硝酸是65%（质量）的水溶液。它与硫酸、盐酸一起作为三种常用强酸而被广泛使用。
硝酸是一种易挥发、易分解的酸。硝酸在光、热作用下或在某些化学物质作用下分解，并有二氧化氮和氧气放出。因此硝酸在实验室中保存在密闭的棕色试剂瓶中。在工厂中使用的硝酸也要在阴凉避光的条件下密闭保存。
硝酸分解时产生的初生态原子氧，有很强的氧化性，这是硝酸的重要特性，因此硝酸对贵金属（如金、铂）之外的其他许多金属都有广泛的溶解能力。在清洗去除金属表面污垢时，它既可以把有机污垢氧化分解去除，又可以在某些金属表面形成致密的氧化膜，保护金属不被腐蚀。但应注意的是硝酸分解产生的棕红色二氧化氮气体有很强的毒性，使用时应十分注意安全，要在通风良好的环境中进行操作。

化学清洗中是利用硝酸的强酸性和强氧化性将吸附在硅片表面的杂质除去。硝酸能与各种碱性氧化物、氢氧化物或两性氧化物作用，生成硝酸盐。浓、稀硝酸均能与铜、银、金等重金属作用，它们被稀硝酸氧化时主要放出一氧化氮，被浓硝酸氧化时主要放出二氧化氮，位于金属活动表中氢以前的较活泼的金属，如镁、锌等可将硝酸还原成一氧化二氮，并能将极稀的硝酸还原成铵盐。硝酸还能与某些非金属反应。与硝酸反应生成的硝酸盐之类的化合物一般都溶于水。
铁、铝、钙、镍等易溶于稀硝酸，但不溶于冷的浓硝酸。

氢氟酸：
与盐酸相类似，氢氟酸是氟化氢气体溶于水形成的溶液。市场出售的氢氟酸一般为30%-60%（质量）。它是一种弱酸，酸的强度与有机酸中的甲酸相似。
氢氟酸的最大特点在于它能与二氧化硅发生激烈反应并使它溶解。而二氧化硅对其他所有无机酸都十分稳定并耐腐蚀。
由于氢氟酸有与硅化合物反应的特点，在半导体元件硅的腐蚀清洗和酸洗过程中发挥重要作用。
氢氟酸对人体有很强的毒性和腐蚀性，取用时应十分注意，要戴好橡胶手套、防护面罩或口罩。要防止氢氟酸气体在环境中扩散。对已经扩散到空气中和水中的氢氟酸要设法用氢氧化钠水溶液加以吸收，再用钙盐与它反应生成不溶性氟化钙沉淀加以回收。
可以代替氢氟酸用于同样目的的是氢氟酸铵，它是由氢氟酸与氟化铵反应生成的酸性缓冲溶液。氢氟酸铵的作用比氢氟酸要温和。
工业上使用氢氟酸作酸洗剂时含量一般在5%以下，由于温度升高，反应速度明显加快，所以温度常控制在50℃左右。用氢氟酸清洗铁锈和溶解氧化皮有清洗时间短、效率高的特点。这是因为氢氟酸有很强的溶解氧化铁的能力，是*离子的特殊作用如氢氟酸与四氧化三铁接触时会发生氟-氧交换，接着F-离子发生络合反应而使氧化皮溶解。
工业上清除含二氧化硅的难除水垢采取碱洗与酸洗相结合的工艺，先用NaOH等碱使部分二氧化硅生成可溶性硅酸盐溶解，为酸洗除硅创造条件，再用氢氟酸清洗进一步去除水垢，从而取得较好效果。含二氧化硅的水垢导热性极差，对锅炉危害也大，因此常用氢氟酸加以清除。

氢氟酸具有弱酸性（比盐酸、硝酸、硫酸弱得多）和很强的腐蚀性，化学清洗中主要利用它能腐蚀二氧化硅这一特点来腐蚀玻璃、石英及硅片表面的二氧化硅。氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体，四氟化硅能进一步与氢氟酸反应，生成可溶性的络合物六氟硅酸，六氟硅酸可用纯水冲除，由此达到去除二氧化硅的目的。

王水：

三份浓盐酸和一份浓硝酸相混合而得到的溶液称为王水，它具有极强的氧化性、腐蚀性和酸性，不仅能溶解较活泼的金属和氧化物，而且几乎能溶解所有不活泼的金、铂等金属形成可溶性的络合物而溶于水，以达到清除硅片表面杂质的目的。
王水不能溶解二氧化硅。

清洗液
洗液是用饱和的重铬酸钾溶液和过量的浓硫酸混合而成的，混合时就有橙色的三氧化铬（铬酐）晶体析出。三氧化铬是最强的氧化剂之一，含有三氧化铬的洗液能氧化和溶解许多金属、氧化物以及其他无机化合物。热的洗液还能氧化沾在器皿上的有机油类薄层，使之成为能溶的醇、酸类化合物，以便溶除。所以一般玻璃石英器皿和金属用具有这种洗液去污效果较好。
三氧化铬氧化后，其本身被还原为三价铬的化合物，或成为难溶的三氧化二铬而析出，或成为三价铬离子留在溶液中。三价铬离子特征颜色为绿色或绿紫色，所以当洗液由橙红色变为绿色时，即表明已失去氧化能力，应更换新洗液。

Ⅰ号液、Ⅱ号液的清洗作用：Ⅰ号液、Ⅱ号液是以过氧化氢为基础的硅的清洗液。过氧化氢在碱性溶液中被还原成OH¬¬¬¬-；在酸性溶液中被还原成水，半导体芯片工艺中用的较多，其中一种是碱性的，一种是酸性的。
•Ⅰ号液是碱性过氧化氢清洗液，由高纯水、过氧化氢（30%）、浓氨水（27%）组成，配比是5：1：1-5：2：1（体积比），其清洗作用主要是：
利用氨水的碱性除去能溶于碱的杂质，因为氨水既能提供氨分子，有能提供氢氧根离子，在氨水中存在着下述平衡关系：
NH3+H2O NH4++OH-
利用氧化剂过氧化氢和铬合剂氨将金属杂质氧化为溶于水的络合物。
•Ⅱ号液是酸性过氧化氢清洗液，由高纯水、过氧化氢（30%）、浓盐酸（30%）组成，配比是6：1：1-8：2：1（体积比），其清洗作用主要是：
利用盐酸的强酸性将金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐变为金属氯化物。
利用过氧化氢和盐酸（铬合剂）将金属杂质氧化为能溶于水的氯化物或络合物。

硅酸盐
硅酸盐是一种廉价的缓冲剂，在清洗液中，它对控制pH值的变化、保证去污效果有一定作用。其代表性的品种是硅酸钠（Na2SiO3），俗称水玻璃或泡火碱。它没有固定的组成部分，水玻璃中氧化钠和氧化硅分子比称为水玻璃的模数。通常其模数为1,2.06,2.20,2.44,3.36等。在清洗液中，大多使用模数为2.4-3.3的水玻璃。
硅酸钠与表面活性剂配合使用是所有助剂中最佳的润湿、乳化和抗絮凝剂。它具有高pH值和导电性能，同时又有良好的缓蚀性能，对钢铁、铝、锌、锡等都有较好的缓蚀作用，尤其对铝合金的缓蚀效果显著。硅酸钠加入液体清洗剂中易产生分层、沉淀现象，使用时直接加入清洗液中为好，一般加入0.2%以上就能使铝在高温下清洗时不受腐蚀。
硅酸钠之所以能起到缓蚀作用，其机理有以下两种说法。
（1） 硅酸钠在溶液中以带负电荷的离子或以带负电荷的复杂的胶体粒子形式存在。在腐蚀过程开始的地方聚集起来的带正电荷的铁离子，吸附胶体粒子并与二氧化硅互相作用生成硅酸铁，积聚以后阻滞了阳极过程。
（2） 沉积在金属表面上的无定形归凝胶与氢氧化铁组成一层保护膜，起保护作用。
硅酸钠作为缓蚀剂时，是阳极型缓蚀剂，当加入量不足时，不但不能缓蚀，腐蚀速度反而加快。硅酸钠作为缓蚀剂时使用的有效浓度为0.1%-1%。用水玻璃作缓蚀剂时，其模数以2.4为最好。

化学人是不是已经转行到光伏行业？希望多多指教哦！

是的！
我是非专业人士，互相学习。