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电子半导体

电子半导体生产用超纯水对TOC、DO、SIO2、Particulate的控制极其严格,达到PPb级,产水水质要求在18.2MΩ*cm(25℃)以上。

IC的生产,包括IC封装,大多数工序都需要超纯水进行清洗,晶圆及工件与水直接接触,在封装过程中的减薄工序和划片工序,更是离不开超纯水,一方面晶圆在减薄和划片过程中的硅粉杂质得到洗净,而另一方面纯水中的微量杂质又可能使芯粒再污染,这毫无疑问将对封装后的IC质量有着极大的影响。


随着IC集成度的进一步提高,对水中污染物的要求也将更加严格。据美国提出的水质指标说明,集成度每提高一代,杂质都要减少1/2~1/10。


随着半导体IC设计规则从1.5~0.25μm的变化,相应地超纯水的水质除电阻率已接近理论极限值外,其TOC(总有机碳)、DO(溶解氧)、Si02、微粒和离子性杂质均减少2~4个数量级。


在当前的水处理中,各项杂质处理的难易程度依次是TOC、SiO2、DO、电阻率,其中电阻率达到18MΩ.cm(25℃)是当前比较容易达到的。由于TOC含量高会使栅氧化膜尤其是薄栅氧化膜中缺陷密度增大,所以栅愈薄要求TOC愈低,况且现在IC技术的发展趋势中,芯片上栅膜越来越薄,故降低TOC是当前和今后的最大难点,因而已成为当今超纯水水质的象征和重心。



半导体IC封装超纯水可选工艺流程:


工艺流程1:MMF+ACF+2B3T+RO+MB+2SMB


工艺流程2:ROC+TGM+2SMB+UF


工艺流程3:HEX+MDG+UV+MF+2EDI+MB+HEX+MDG+TOC+2SMBB+2UF



  • 脱气膜设备
设备优点

目前制备电子工业用超纯水的工艺基本上是以上三种,其余的工艺流程大都是在以上三种基本工艺流程的基础上进行不同组合搭配衍生而来。现将他们的优缺点分别列于右边:

设备优点
  • 第一种 采用离子交换树脂

    其优点在于初投资少,占用的地方少,但缺点就是需要经常进行离子再生,耗费大量酸碱,而且对环境有一定的破坏。

  • 第二种 采用反渗透作为预处理再配上离子交换

    其特点为初次投资比采用离子交换树脂方式要高,但离子再生周期相对要长,耗费的酸碱比单纯采用离子树脂的方式要少很多。但对环境还有一定破坏性。

  • 第三种 采用反渗透作预处理
    再配上电去离子(EDI)装置

    这是目前制取超纯水最经济,最环保的工艺,不需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水,对环境没什么破坏性。

技术要求

半导体芯片用水主要在于前端晶棒硅切片冷却用水,基板晶圆片检测清洗用水,中段晶圆片溅镀、曝光、电镀、光刻、腐蚀等工艺清洗,后段检测封装清洗。LED芯片主要是前段在MOCVD外延片生长用水,中段主要在曝光、显影、去光阻清洗用水,后段检测封装用水。同时,半导体行业对溶解氧、固体颗粒、二氧化硅、TOC的要求较高,达到PPB或者PPT级。

水质标准

1、ASTM-D5127-2007《美国电子学和半导体工业用超纯水标准》

2、欧盟电子级超纯水标准

3、中国电子工业国家标准GB/T11446.1-1997

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