芯片制造對水質(zhì)的要求是極其苛刻的,尤其是越高端的芯片,對水質(zhì)的要求就更高。對于大眾來說,平時接觸的自來水(飲用水)的渾濁度小于1NTU(根據(jù)現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749-2006)。這樣的自來水在肉眼看來,就已經(jīng)非常干凈了。但是,這在電子行業(yè),尤其是高端芯片制造領(lǐng)域,還差得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。。。。。。在芯片人看來,自來水里面雜質(zhì)多到什么程度?就好比是一鍋粥!所以,芯片行業(yè)需要對生產(chǎn)用水進(jìn)行苛刻的純化處理。
水純化第一層次——去離子水(DIW,Deionized Water):采用物理、化學(xué)方法,去除溶于水中的電解質(zhì),獲得電阻率在0.1~10 MΩ·cm的水(真正純凈的水可被視為絕緣體,生活中的水導(dǎo)電,是因?yàn)槠渲杏须s質(zhì))。這個過程去除了水中的電解質(zhì),但溶于水中的非電解質(zhì)(如有機(jī)物、微生物、顆粒物、溶解性氣體等)大部分未被去除。
水純化第二層次——純水(PW,Pure Water): 采用物理、化學(xué)方法,去除了水中的幾乎全部電解質(zhì)與非電解質(zhì),且水中陽離子和陰離子、有機(jī)物、顆粒物、微生物等含量受到一定控制。此時,純水的電阻率在10~18.2 MΩ·cm(25℃),可以被視其為絕緣體了。
水純化第三層次——超純水(UPW,Ultra Pure Water):如果將水中陽離子、陰離子、有機(jī)物、顆粒物、微生物都進(jìn)行嚴(yán)格控制,這還不算完,再對水中溶解氣體進(jìn)行嚴(yán)格控制,此時水的電阻率達(dá)到18.2 MΩ·cm(25℃)以上(接近理論值18.25MΩ·cm,25℃時)。不幸的是,現(xiàn)在的高端芯片制造,正需要這個最高級的超純水。估計(jì)有人會納悶,芯片生產(chǎn)干嘛要對水質(zhì)提出這么苛刻的條件呢?
純水中的雜質(zhì),對芯片產(chǎn)品有哪些影響?
TOC(可通俗理解為所有能燃燒的雜質(zhì)):影響光刻精度,影響芯片質(zhì)量。
DO(溶解在水中的氧氣):滋生細(xì)菌,形成氧化層,影響芯片質(zhì)量。
Boron(硼元素):影響P-N結(jié),影響芯片質(zhì)量。
Silica(硅元素):造成晶圓水斑,影響芯片質(zhì)量。
金屬離子:影響晶圓原子密度,影響芯片質(zhì)量。
微粒:影響光刻精度,導(dǎo)電微粒會直接導(dǎo)致短路。
......
詳細(xì)見圖,總之,水不夠純凈,就做不成合格的高端芯片。芯片越高端,所需純水的純度就越高。
芯片制造所用純水,怎么制造?
從大的尺度說,分三個步驟:預(yù)處理、初級純化、拋光系統(tǒng)。
(1)預(yù)處理:MMF+ACF(常規(guī)處理方式)、ASS+UF(新型處理方式)
MMF:石英砂過濾器,可通俗理解成篩子;
ACF:活性炭過濾器;
ASS:疊片過濾器,可通俗理解成細(xì)篩子;
UF:超濾,可通俗理解成更細(xì)的篩子。
本段基本對應(yīng)前面說的“純化的第一層次”,水中的細(xì)微顆粒等非電解質(zhì)基本被去除干凈了。
(2)初級純化:2B3T+RO+MB(常規(guī)處理方式)、二級RO+EDI(新型處理方式)
2B3T:兩床三塔,可通俗理解成家用終端凈水器;
RO:反滲透膜,可通俗理解成更更細(xì)的篩子;
EDI:連續(xù)電解除鹽,名字已經(jīng)夠通俗了。
本段基本對應(yīng)前面說的“純化的第二層次”,去除了水中的幾乎全部電解質(zhì)與非電解質(zhì),且水中陽離子和陰離子、有機(jī)物、顆粒物、微生物等含量受到一定控制。
(3)拋光系統(tǒng):TOC+UV+MB+MDG+UF
TOC:炭脫除器;
UV:紫外線消毒器;
MB:混床;
MDG:膜脫氣裝置,通過膜將溶解于水中的氣體脫除。
終端UF:終端超濾。
本段基本對應(yīng)前面說的“純化的第三層次”,水中陽離子、陰離子、有機(jī)物、顆粒物、微生物都得到了嚴(yán)格控制,就連水中的溶解氣體也被嚴(yán)格控制。這時的水幾乎純凈到了極致。
經(jīng)過以上復(fù)雜的處理,才能生產(chǎn)出合格的芯片制造用水。純水一號作為行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的水處理設(shè)備集成供應(yīng)商,可為半導(dǎo)體制造提供超純水處理設(shè)備。
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