超临界二氧化碳清洗对芯片结构的影响需要分材料类型来讨论。最受关注的是低k介电材料，当前先进制程使用的多孔SiCOH介质k值在2.5至2.7之间，孔隙率可达20%至30%，孔径分布在1至5纳米范围。超临界二氧化碳分子动力学直径仅0.33纳米，能够轻易进入这些纳米级孔隙内部，在降压过程中如果释放速率过快，孔隙内的二氧化碳急剧气化膨胀，可能导致介质层开裂或分层。即使没有明显的机械损伤，二氧化碳残留在孔隙中也可能引起介电常数临时漂移，影响器件的电学性能。研究表明，经过超临界清洗后的低k介质需要在150摄氏度以上烘烤才能使介电常数恢复到初始值。
光刻胶在超临界二氧化碳环境中的表现同样需要关注。正性光刻胶曝光后羧酸基团含量增加，在超临界二氧化碳中的溶解度上升，容易出现过度溶胀导致图形变形。负性光刻胶经过交联固化后化学稳定性较好，但未曝光区域仍可能发生轻微溶胀。对于厚度超过5微米的厚胶工艺，溶胀不均匀可能导致胶层内部产生应力，在后续剥离时出现残胶或底切。深紫外光刻胶中的光酸产生剂在超临界二氧化碳中也可能被萃取出来，影响后续的显影工艺。因此在将超临界清洗引入量产前，需要对每种光刻胶做详细的兼容性测试，评估溶胀率和图形保真度。
金属互连的腐蚀风险主要来自水分。超临界二氧化碳本身对铜和铝没有腐蚀性，但如果气体中含有超过1ppm的水分，二氧化碳与水反应生成碳酸，在高压环境下碳酸浓度升高，会对铜互连产生点蚀。铝互连对碳酸的耐受性稍好，但在有氯离子共存的情况下腐蚀速率会显著加快。因此超临界清洗用二氧化碳必须严格控制水分含量，通常要求H2O低于0.5ppm。在铜互连工艺中，还需要在清洗前确认阻挡层的完整性，如果钛氮或钽阻挡层存在针孔，碳酸会通过针孔渗透到铜层内部造成隐藏腐蚀，这种缺陷在初期检测中难以发现，但会在后续的可靠性测试中暴露为互连断路。
MEMS可动结构面临的主要问题是粘连。超临界二氧化碳干燥工艺本身就是为了替代异丙醇干燥，利用无表面张力的特点防止悬臂梁和薄膜结构在干燥过程中因毛细力倒塌。但如果降压速率控制不当，结构表面吸附的二氧化碳解吸不均匀，可能产生静电力或毛细力导致可动结构与衬底粘连。实际工艺中通常采用多级缓慢降压，每级压力保持数分钟让二氧化碳充分解吸。对于谐振器和加速度计等对表面状态敏感的MEMS器件，还需要在干燥后进行表面疏水处理，降低表面能以减少粘连倾向。
工艺参数的安全窗口需要根据具体材料体系来确定。温度方面，低k介质的玻璃化转变温度通常在350摄氏度以上，超临界清洗的40至60摄氏度远低于这个阈值，热影响可以忽略。压力方面建议不超过20MPa，过高的压力会增加二氧化碳渗入孔隙的量和深度。时间控制在10分钟以内，减少二氧化碳与材料的接触时长。共溶剂选择上，甲醇对低k介质的影响较小，丙酮可能导致部分有机聚合物溶胀，需要提前做兼容性测试。降压速率控制在每分钟0.5MPa以内是比较安全的做法。量产中还会在清洗后增加烘烤步骤，在150至200摄氏度下烘烤30分钟，彻底驱除残留在孔隙中的二氧化碳和共溶剂，恢复介电常数的稳定值。在线监测方面，建议在清洗腔出口配置水分分析仪和颗粒计数器，实时监控清洗效果和气体质量。
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