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聊聊芯片制造用的超纯水

发布时间:2024/12/4 13:37:30   
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半导体器件的制造需要消耗大量的水,在器件制造的许多不同阶段,水被用于表面清洁、湿法蚀刻、电镀和化学机械平坦化等。半导体制造所需的水不是普通意义的水,是经过严格处理,并符合半导体制造标准的超纯水。什么是超纯水?超纯水(UPW)是经过高度纯化的水,去除了所有矿物质、颗粒、细菌、微生物和溶解的气体。在芯片厂里,它也经常会被混称为DIWater(去离子水),但国内通常把去离子水与超纯水分的比较开,其实去离子水是包含了超纯水的范畴,超纯水是标准更高的去离子水。芯片厂为什么要使用超纯水?普通的水中含有氯,硫等杂质,会腐蚀芯片中的金属。如果水中有Na,K等金属杂质,会造成MIC(可动离子污染)等问题。因此芯片制造需要一个绝对干净的水质,超纯水应运而生。在芯片制造过程中,微小的杂质或颗粒可能会导致产品缺陷,甚至导致产品失效。因此不仅是水,其他各种半导体材料如化学品,气体等都需要超高的纯度。超纯水的水质标准:电阻率大于18.2兆欧(25摄氏度);TOC(总有机碳)小于1ppb,DO(溶解氧)小于5ppb;Particle(颗粒):0.05微米小于个/升;离子含量大部分是小于20到50ppt;细菌检测:无。检测项测试方法总有机碳电导率有机离子离子色谱法其他有机物LC-MS、GC-MS、LC-OCDSiO2ICP-MS颗粒物监测光散射粒子计数SEM阳离子、阴离子、金属离子色谱、ICP-MS溶解O2电化学溶解N2电化学芯片厂超纯水的制备超纯水的制备通常包括三个阶段:预处理阶段,主处理阶段,以及精化阶段。预处理阶段:超纯水的预处理阶段是超纯水制备过程的第一步,包括过滤,软化,去氯,PH调节等步骤,主要目的是去除水中的颗粒、微生物、有机物和某些离子。超纯水是由芯片厂制备的,而芯片厂的水源一般来自于城市自来水。城市自来水一般会用氯进行消毒杀菌,因此城市自来水中含有大量的氯及杂质。通过使用各种过滤器来去除水中的悬浮颗粒和某些有机物质。之后通过离子交换树脂对水进行软化,防止钙和镁离子沉积结垢。在半导体制造中,氯可能会产生不良影响。因此,去氯通常作为预处理的一部分,以除去水质中的氯元素。最后一步是调节PH,芯片的超纯水一般要求PH在7左右,可以通过加酸或加碱来调节PH.主处理阶段:在这个阶段,首先使用反渗透(RO)膜技术来去除水中的大部分溶质。渗透是水分子从低浓度溶液通过半透膜到高浓度溶液的过程,以达到两侧的浓度均衡。反渗透则是利用压力来使水分子反向通过半透膜,从而达到净化水的目的。然后,使用离子交换(IX)和Electrodeionization(EDI)等技术进行深度去离子化。精化阶段:在这个阶段,根据制造端对水质的要求,超纯水处理设备通常会进行脱气、微滤、超滤、紫外线照射等,以使水质达到标准。

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