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超純水給芯片“洗澡”,讓千道工序下的芯片良品率接近100%

2022-09-26

  臺(tái)積電的3nm工廠一天用水量就高達(dá)13萬(wàn)噸,約等于7500輛拉水車(chē)的容量。芯片廠用這么多水的原因只有一個(gè),就是給芯片“洗澡”。

  芯片的制造條件十分苛刻,芯片制造有上千道工序,即使保證每道工序的良品率是99%,那么在上千道工序的累計(jì)下,芯片的總良品率一定會(huì)慘不忍睹。所以,在芯片制造的過(guò)程中,有30%的時(shí)間都在做一件事情,就是“洗澡”,專(zhuān)業(yè)名間叫濕法清洗。

  當(dāng)然,給芯片清洗的水不能是自來(lái)水,因?yàn)樽詠?lái)水里的金屬離子會(huì)影響硅片的閾值電壓,溶解氣體會(huì)干擾硅片的氧化覆膜,細(xì)菌有機(jī)物會(huì)導(dǎo)致硅片短路漏電。因此,需要用超純水對(duì)芯片進(jìn)行清洗。

  什么是超純水呢?

  簡(jiǎn)單的說(shuō)就是,純到連魚(yú)都活不了的那么純。把自來(lái)水變成超純水,會(huì)損失30-40%左右的水,水的電阻率會(huì)達(dá)到18.2 MO.cm。然后超純水會(huì)在芯片生產(chǎn)的各個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)上給芯片“洗澡”。

  超純水是一般工藝很難達(dá)到的程度,采用預(yù)處理、反滲透技術(shù)、超純化處理以及后級(jí)處理四大步驟,多級(jí)過(guò)濾、高性能離子交換單元、超濾過(guò)濾器、紫外燈、除TOC裝置等多種處理方法,電阻率方可達(dá)18.2MΩ*cm。

  我們來(lái)具體說(shuō)一說(shuō)超純水的生產(chǎn)步驟吧!

  1、預(yù)處理

  包括砂濾、多介質(zhì)過(guò)濾、軟化、加氯、調(diào)節(jié)pH、活性碳過(guò)濾、脫氣等。過(guò)濾可除去 1~20微米大小的顆粒,軟化和調(diào)節(jié)pH可防止反滲透膜結(jié)垢,加氯是為了殺菌。

  2、脫鹽:包括反滲透、離子交換。

  反滲透是滲透 現(xiàn)象的逆過(guò)程,在濃溶液上加壓力,使溶劑從濃溶液一側(cè)通過(guò)半透膜向稀溶液一側(cè)反向滲透,脫鹽可達(dá)98%,并能除去99%的細(xì)菌顆粒和溶解在水中的有機(jī)物。

  離子交換的原理是當(dāng)水通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí),水中的陽(yáng)離子被陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附,樹(shù)脂上可交換的陽(yáng)離子如H離子被置換到水中,并和水中的陰離子結(jié)合成相應(yīng) 的無(wú)機(jī)酸,如超純水,這種含有無(wú)機(jī)酸的水,當(dāng)下一步通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂層時(shí),水中的陰離子被陰離子交換樹(shù)脂吸附。

  3、精處理

  樹(shù)脂上可交換的陰離子如OH離子被置換到水中,并與水中的H離子結(jié)合成水,即超純水精處理 包括紫外線(xiàn)殺菌、終端膜過(guò)濾和超濾。

  紫外線(xiàn)殺菌是因生物體的核酸吸收紫外線(xiàn)光的能量而改變核酸自身結(jié)構(gòu),破壞核酸功能而使細(xì)菌死亡。

  各種膜過(guò)濾能除掉直徑大于 0.2微米的顆粒,但對(duì)于清除 有機(jī)物則不如反滲透和超濾有效。

  萊特萊德超純水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、管理分布合理、簡(jiǎn)單,使用一臺(tái)獨(dú)立的一體化智能系統(tǒng)。產(chǎn)水符合美國(guó)ASTM D5127電子及半導(dǎo)體業(yè)用純水水質(zhì)TypeE-1.2,高于中國(guó)國(guó)家電子級(jí)超純水標(biāo)準(zhǔn)GBT11446.1-1997EW-Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)。在芯片生產(chǎn)中,生產(chǎn)出的超純水可保證芯片良品率,是優(yōu)質(zhì)的選擇。

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