你平时在家洗碗、洗菜、洗水果或者洗衣服吗？你是属于强迫症的那种，非要把东西洗得一尘不染吗？如果你是的话，欢迎你来我们这儿洗芯片。那么芯片应该怎么洗呢？要洗得特别干净吗？

我们平时用的芯片是密封在壳子里的，灰一般落不进去，但是芯片制造的过程中是裸露的。那有朋友说，落点灰就落点呗，别太脏就行了呗。但实际上，一个灰尘要比芯片上的电学器件大很多。

比如今年6月，有某个著名的手机厂商宣布说，要开发2nm的芯片。什么是2nm的芯片？是芯片长宽或者厚度是2nm吗？不是。2nm指的叫“特征尺寸”，简单理解，可以理解成类似于上面电路和器件的线条宽度是2nm。那灰尘多大呢？我们常说pm2.5、pm10，这都是直径2.5微米、10微米的颗粒，1微米等于1000纳米，这灰尘一砸进来，很可能就把原来不导电的地方给弄导电了，这芯片就不能用了。所以都说眼睛里不揉沙子，其实芯片里更不揉沙子，当然，芯片的硅材料本身也算是来源于沙子。但是芯片做好了之后就不能再往里掺沙子了，不能让它上面落灰尘了。

既然芯片这么娇气，做芯片就有很多讲究了。首先是这地方讲究，不能在大街上做，风一吹全都刮跑了。芯片加工的地方，叫做“超净间”，我们平时做实验测试的叫“超净实验室”。超净实验室有不同的级别，有百级、千级、万级。什么意思？百级就是每立方米直径大于或者等于0.1微米的颗粒不超过100个。还有更高的标准，十级，不超过十个。那除了环境以外，清洗也很重要，芯片不能被沾染。另外如果是在芯片研发的实验当中，很多都是人工去洗。做芯片用的是硅片，在硅片买回来要用之前，就得先进行各种清洗。

配图来自图虫网

清洗有不同的方法，比较一个简单的方法叫做冲水清洗，在实验室的话就是把芯片放在容器里，先冲几次，把水倒掉，然后再把它放在水龙头下面，打开水龙头用水在那里一直冲。当然用的水也要很干净，要用去离子水。所以这挺费水的，很多科研机构的超净实验室一天水电费几千块钱是很常见的，当然芯片生产厂家就比这个更要多得多了，更多的是用自动喷淋冲洗。

还有一个清洗叫“有机清洗”，能洗掉大多数的有机物污染。这个有点像咱们平时洗眼镜，用超声清洗机，当然比咱们洗眼镜的功率大，把芯片放到丙酮溶液里用超声清洗机振荡，再用乙醇也就是酒精把丙酮溶解掉。然后再进行冲水清洗，把乙醇冲洗掉。当然用的这个乙醇要求纯度比较高，叫MOS级乙醇，不能拿二锅头去洗。

还有一个叫煮酸清洗，因为它比较常用，所以我们也叫它“常规清洗”。就是用硫酸和双氧水来煮芯片，这个煮酸清洗英文叫piranha clean，piranha英文是食人鱼的意思，可以想象，这个清洗方法就像食人鱼一样把各种东西都吃掉了，能清洗掉大部分的常规污染物。不过虽然能去掉大部分的常规污染物，对钾离子去的并不彻底，而在芯片当中钾离子的影响是比较大的。所以还专门有一个清洗方法，叫做去钾离子清洗。实验室里用盐酸和双氧水加热来清洗，而工业生产当中还有很多去各种离子的清洗方法。

煮酸清洗和去钾离子清洗之后，都要用再进行冲水清洗，洗过之后要用氮气枪吹干。这个过程要戴着口罩进行，否则你对着芯片咳嗽一下，就全都白洗了。当然，芯片上如果有的材料会和清洗剂反应，就不能用这种清洗了，比如有的材料会被酸腐蚀，就不能用煮酸清洗了。所以，这些清洗步骤往往是硅片在用之前清洗。

其实提到的这些方法，平时生活一般是用不上的，比如平时洗菜不可能用浓硫酸双氧水煮一下。不过有机清洗洗眼镜还是可以用一下的，但不要用丙酮，丙酮有一定的毒性，搞不好还把你眼睛上的塑料给溶掉了。我们用洗涤剂就行了。而冲水清洗就是比较常见的方法了，平时洗水果确实可以放在水龙头下面一直冲着来清洗，不过也确实比较费水。

毕竟平时对洁净度没有要求那么高，所以如果是强迫症非要洗得特别干净的话，欢迎来学芯片相关专业。不过如果你不是强迫症的话，学了这个专业，没准也会变成强迫症，比如我。不过其实这些人工操作都是实验室的方法，而在里面流汗钠离子都可能影响性能，所以现在工业生产芯片都是机器来操作。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：田埂

审核：黄永光（中科院半导体所 副研究员）

出品：中国科协科普部

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来源: 星空计划

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