行业 来源：百度百家 时间：2023-04-06 15:43:28
超纯水是现代工业中一项十分重要的原材料,已被广泛应用于半导体、微电子、电力、化工和医药等领域。尤其是在半导体芯片生产环节,超纯水是芯片良品率的保证,超纯水全程参与的清洗步骤占据了整个芯片生产总步骤的三分之一。
半导体是支撑科技浪潮发展的基石。汽车、智能手机、5G基站、空间站、城际高铁交通等领域,半导体都发挥了重要作用。行业科技之争,很大程度便是半导体技术与产业的交锋。近些年,中国颁布了一系列政策,鼓励国内半导体产业跨越式发展,打破国外垄断,增强科技竞争力。超纯水领域作为半导体产业不可或缺的一部分,也相应成为国家重点推动发展的行业及核心研发企业发力的方向。
半导体用水标准高,硼、溶解氧去除难度大
清洗贯穿了芯片制造的全产业链,也是重复次数最多的工序。芯片与水直接接触,一方面能让芯片在加工过程中的微量沾污得到洗净,而另一方面纯水中微量杂质又可能使芯片再次污染。纯水中杂质对半导体电路产品影响很大,比如金属盐类可破坏电性能;微量杂质可能使外延层产生尖峰,光刻过程产生针孔;TOC(总有机碳)可污染芯片,对氧化膜的形成产生不良影响。因此半导体生产对超纯水水质的要求极高。
为了确保硅晶片的清洗效果,超纯水中总有机碳(TOC)、溶解氧(DO)、颗粒物、细菌、金属和离子等影响纯度的含量须降至最低。为满足半导体制程需求,我国于1997年制定了中国国家电子级超纯水标准GBT11446.1-1997。该标准规定,电阻率MΩ•cm(25℃)≥ 18,细菌个数(个/mL)≤ 0.01,全硅(ug/L)≤ 2,总有机碳(ug/L)≤ 20。2013年,我国再次推出中国国家电子级超纯水标准GB/T 11446.1-2013。2013标准相较于1997标准,对超纯水水质要求逐渐细化,增加了铁、铅元素、镍等金属元素指标的要求。
然而,我国最新的国家标准对于电子水的规定中没有对溶解氧(DO)的指标,但是近年的半导体行业,对于溶解氧(DO)的要求甚至严格到小于 1 ppb,所以去除水中的溶解氧成为技术难点。在去除的同时,还要保证隔绝空气,这对于容器和管道的气密性要求非常高。通常半导体工业超纯水深度脱气是通过多级脱气膜联合运行,才能达到这一要求。
此外,标准中也缺少对硼元素的指标。在半导体生产过程中,硼是一种p型杂质。过量会使n型硅反转,从而影响电子和空穴的浓度。因此,在超纯水工业中应充分考虑硼的去除,硼离美标中e1.3中要求小于0.05。不过硼属于弱电离元素,在水中不易电离,不能通过水纯化技术有效地除去,所以在生产超纯水过程中,当离子交换树脂接近耗尽时,硼总是最先进入纯水的一类离子。硼的深度去除就成为一大难点。
毫无疑问,随着半导体产业技术的创新应用发展,我国电子级超纯水标准GB/T 11446.1-2013已经远远不能满足半导体及芯片行业对于超纯水水质的需求。当前国际上通常依据的主要标准是美国材料试验学会发布的电子学和半导体工业用超纯水标准(ASTM D5127)。
对比而言,国际超纯水标准更加细化,ATSM根据超纯水电阻率18.3MΩ·cm的理论极限值,将18.1MΩ·cm以上的超纯水用水标准再细化为四个细分等级。另外,对溶解氧、硼元素等均有明确而严格的规定,要求溶解氧≤1(ug/L),硼不高于0.05(ug/L),成为当前电子和半导体行业常规参考的用水要求。
高频科技超纯水工艺行业领先,技术指标达到国际标准
一方面,受半导体产业加速发展影响,我国超纯水市场需求持续攀升,半导体用电子级超纯水的市场规模呈现快速增长趋势。据数据显示,2022年将达到40亿美元。市场繁荣的背后,国内超纯水企业的技术突破和发展路径也逐渐进入公众视线。
另一方面,在市场需求体量急速增加的同时,随着半导体不断向精细化制程迈进,作为半导体行业发展重要推动力的国内超纯水企业,也急须加快技术创新的步伐,适应半导体制造企业对超纯水日益严苛的要求。
聚焦国际化标准,借鉴先进经验、提升创新力、竞争力,就成为当下国内本土超纯水企业可持续发展的重要方向。举例而言,据了解,日本栗田工业作为世界领先的水处理公司之一,当前对标的超纯水水质标准正是ASTM D5127,而作为国内本土企业的高频科技更是表现亮眼,其制备出的超纯水水质同样可以符合国际标准,甚至多项技术指标比国际标准要求更加严苛。
随着第三代半导体技术的迅速崛起,所需的极高纯度的超纯水也考验着本土企业的综合能力。高频科技专注半导体高端制造业,拥有二十年的历史与技术沉淀,经过不断地创新突破,已经掌握了先进半导体制程所需的超纯水全部核心工艺,接轨国际半导体行业,可以说是目前国内首家可以与国际领先企业同台竞争的本土企业。其产水水质接近绝对纯度,电导率无限接近18.24MΩ•厘米的理论极限值,其纯度可达99.9999999999%,不断满足半导体行业日趋提升的用水需求,并以此塑造了强大的行业技术壁垒。
高频科技超纯水制备标准如下:电阻率(25摄氏度)≥18.24MΩ·厘米;总有机碳小于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个;细菌含量小于1/100毫升;总硅含量小于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。
高频科技用不断创新的工艺技术、新型产品、管理模式,提供领先的超纯水与循环再生解决方案及装备,塑造了强大的行业技术壁垒, 目前已经积累知识产权成果超50项,发明专利及实用新型专利超30项,软件著作权20多项。相信伴随着第三代半导体技术的“加速度”,目前已经实现核心技术突破,并不断在超纯工艺上持续深耕的高频科技,或可在国内超纯水领域带来头雁效应,促进行业不断向上发展,彰显中国“智”造力量!
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