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超纯水是如何影响半导体元件生产的?
时间:2022-11-07 作者:深圳市纯水一号水处理科技有限公司
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硅是地球上储藏最丰富的材料之一,从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始,硅材料就取代了原有锗材料。


硅材料可以制成单晶硅和多晶硅,单晶硅是半导体集成电路的基础材料,多晶硅是太阳能电池的基础材料。


单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直径越大的圆片,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也就越 低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材,外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。

多晶硅是由许多硅原子及许多小的晶粒组合而成的硅晶体。由于各个晶粒的排列方向彼此不同,其中有大量的缺陷。多晶硅一般呈深银灰色,不透明,具有金属光泽, 性脆,常温下不活泼。多晶硅是用金属硅(工业硅)经化学反应、提纯,再还原得到的高纯度材料(也叫还原硅)。目前世界上多晶硅生产的方法主要有改良西门子 法(SiHCl3)、新硅烷法(SiH4)、SiH2Cl2热分解法、SiCl4法等多晶硅生产工艺。


多晶硅片,半导体器件生产中硅片须经严格清洗,微量污染也会导致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染杂质,包括有机物和无机物。这些杂质有的以原子状态或离子状态,有的以薄膜形式或颗粒形式存在于硅片表面。有机污染包括光刻胶、有机溶剂残留物、合成蜡和人接触器件、工具、器皿带来的油脂或纤维。无机污染包括重金属 金、铜、铁、铬等,严重影响少数载流子寿命和表面电导;碱金属如钠 等,引起严重漏电;颗粒污染包括硅渣、尘埃、细菌、微生物、有机胶体纤维等,会导致各种缺陷。所以清洗多晶硅、半导体、太阳能光伏电池板必须用超纯水,目前制取超纯水工艺可分为反渗透+混床超纯水设备,二是反渗透+EDI超纯水设备,这是两种制取超纯水设备常用的工艺。


多晶硅片,半导体器件,太阳能光伏行业硅片清洗水质要求非常高,电阻率达18兆以上,目前首选工艺是全膜法制取超纯水,全膜法超纯水设备是指采用盘滤+UF+RO+EDI+SMB组成的工艺设备,即预处理采用盘滤过滤器+超滤工艺,除盐采用二级反渗透+EDI工艺使产水电阻率达到16MΩ.cm以上,终端供水采用变频供水泵+二级精精混床+终端超滤膜使产水电阻率达到18.2MΩ.cm,经处理后的产水水质达到中国《电子级水 GB/T11446.1-1997 Ⅰ级》水质标准和ASTM-D5127-2007《美国电子学和半导体工业用超纯水标准》。



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