近年來,伴隨芯片市場的崛起,也為超純工藝技術(shù)企業(yè)帶來廣闊的機遇與挑戰(zhàn),高頻科技不斷探索超純水的純度,從多介質(zhì)過濾、活性炭吸附、離子交換、反滲透膜、紫外線殺菌、紫外線TOC去除,再到電滲析、超濾、鈉濾、真空脫氣塔、膜脫氣等,涵蓋不止于18項專業(yè)處理工藝環(huán)節(jié)不斷提升超純水系統(tǒng)的應(yīng)用效率,并在反滲透、離子交換、膜脫氣、紫外線殺菌和TOC降解等多項關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品材料中也有著行業(yè)性的應(yīng)用創(chuàng)新成果。高頻科技產(chǎn)水水質(zhì)接近純度,電導(dǎo)率無限接近18.24MΩ?厘米的理論極限值,其純度可達(dá)99.%,不斷滿足半導(dǎo)體行業(yè)日趨提升的用水需求,并以此塑造了強大的行業(yè)技術(shù)壁壘,在國內(nèi)超純工藝領(lǐng)域中厚積薄發(fā),生根發(fā)芽。
談?wù)撈鸪兯膹?fù)雜工藝,涉及多門學(xué)科,包括物理、化學(xué)、光化學(xué)、機械、空氣動力學(xué)等,依各種原水水質(zhì)和客戶要求的不同,超純水的制備工藝大體分為預(yù)處理、初級制備和拋光處理三個步驟。整個制造過程中采用的工藝技術(shù)復(fù)雜而精細(xì),不容偏差,制備難度涉及至少18個關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。
預(yù)處理:MMF多介質(zhì)過濾器 + ACF活性炭過濾器(常規(guī)處理方式)、MF微濾+UF超濾(新型處理方式)
初級制備:2B3T兩床三塔 + RO反滲透膜 + MB混床(常規(guī)處理方式)、兩級RO+EDI連續(xù)電解除鹽(新型處理方式)
拋光系統(tǒng):TOC UV紫外線降TOC + PMB拋光混床 + MDG 脫氣膜裝置 + UF終端超濾
芯片雖小,卻承載數(shù)十億的納米級晶體管,在其紛繁復(fù)雜的生產(chǎn)中,超純水主要用于清硅片,少量用于配制藥劑、硅片氧化的蒸汽源、某些設(shè)備的冷卻水和電鍍?nèi)芤?,與集成電路產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量密切相關(guān)。
例如60~80納米制程里清洗工藝約有100個步驟,10~20納米制程里清洗工藝約有200個以上步驟,工藝制程越高,需要的清洗工藝環(huán)節(jié)越多,清洗頻率也越高;同時隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的縮小,整個清洗步驟次數(shù)約以15%的速度增加。
另外硅片生產(chǎn)的濕法工藝采用腐蝕性和氧化性的化學(xué)溶劑進行噴霧、擦洗、蝕刻和溶解隨機缺陷,使硅片表面的雜質(zhì)與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)、氣體或直接脫落,必須利用超純水清洗硅片表面并進行干燥,才可以獲得滿足潔凈度要求的硅片。
目前,我國國家電子級水(高純水)標(biāo)準(zhǔn)將“高純水”分為四個等級,分別為電阻率18MΩ·cm以上、15MΩ·cm、12MΩ·cm、0.5MΩ·cm;美國ATSM根據(jù)超純水電阻率18.3MΩ·cm的理論極限值,將18.1MΩ·cm以上的超純水用水標(biāo)準(zhǔn)再細(xì)化為四個細(xì)分等級,成為當(dāng)前電子和半導(dǎo)體行業(yè)常規(guī)參考的用水要求。
由此可見,生產(chǎn)芯片的用水并非日常可見的自來水,或者是純凈水,半導(dǎo)體工廠生產(chǎn)和清洗半導(dǎo)體、集成電路芯片及封裝、液晶顯示器、高精度電路板、光電器件等各種電子器件的時候,都需要用到電阻率為18兆歐以上的超純水,這樣的超純水幾乎不導(dǎo)電,不會影響電子產(chǎn)品的性能,同時水中幾乎不含金屬離子,不會對復(fù)雜芯片表面造成劃痕或者不可逆的影響。當(dāng)集成電路的集成度越高,線寬越窄,對水質(zhì)的要求也就越高。
半導(dǎo)體行業(yè)對超純水的指標(biāo)要求,特別是晶圓制造,除了電阻率外,還集中反映在總有機碳、溶解氣體、顆粒物、菌群落、溶解氣、金屬離子、硅元素、硼元素等參數(shù)上(具體數(shù)據(jù)參考高頻科技超純水系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)):
電阻率(25攝氏度)≥18.24MΩ·厘米
總有機碳小于0.5微克/升
溶解氧小于1微克/升
大于0.05微米的微粒每升小于100個
細(xì)菌含量小于1/100毫升
總硅含量小于0.5微克/升
溶解硅含量小于0.3微克/升
硼含量小于0.005微克/升