芯片制造為什么要使用超純水？

半導(dǎo)體器件的制造需要消耗大量的水，在器件制造的許多不同階段，水被用于表面清潔、濕法蝕刻、電鍍和化學(xué)機(jī)械平坦化等。半導(dǎo)體制造所需的水不是普通意義的水，是經(jīng)過嚴(yán)格處理，并符合半導(dǎo)體制造標(biāo)準(zhǔn)的超純水。

什么是超純水？ 超純水 (UPW) 是經(jīng)過高度純化的水，去除了所有礦物質(zhì)、顆粒、細(xì)菌、微生物和溶解的氣體。在芯片廠里，它也經(jīng)常會(huì)被混稱為 DI Water（去離子水），但國內(nèi)通常把去離子水與超純水分的比較開，其實(shí)去離子水是包含了超純水的范疇，超純水是標(biāo)準(zhǔn)更高的去離子水。

芯片廠為什么要使用超純水？ 普通的水中含有氯，硫等雜質(zhì)，會(huì)腐蝕芯片中的金屬。如果水中有Na，K等金屬雜質(zhì)，會(huì)造成MIC（可動(dòng)離子污染）等問題。因此芯片制造需要一個(gè)絕對(duì)干凈的水質(zhì)，超純水應(yīng)運(yùn)而生。在芯片制造過程中，微小的雜質(zhì)或顆?？赡軙?huì)導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品失效。因此不僅是水，其他各種半導(dǎo)體材料如化學(xué)品，氣體等都需要超高的純度。

超純水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)： 電阻率大于18.2兆歐（25攝氏度）；TOC（總有機(jī)碳）小于1ppb，DO（溶解氧）小于5ppb；Particle（顆粒）：0.05微米小于200個(gè)/升；離子含量大部分是小于20到50ppt；細(xì)菌檢測：無

芯片廠超純水的制備 超純水的制備通常包括三個(gè)階段：預(yù)處理階段，主處理階段，以及精化階段。

預(yù)處理階段：超純水的預(yù)處理階段是超純水制備過程的第一步，包括過濾，軟化，去氯，PH調(diào)節(jié)等步驟，主要目的是去除水中的顆粒、微生物、有機(jī)物和某些離子。超純水是由芯片廠制備的，而芯片廠的水源一般來自于城市自來水。城市自來水一般會(huì)用氯進(jìn)行消毒殺菌，因此城市自來水中含有大量的氯及雜質(zhì)。通過使用各種過濾器來去除水中的懸浮顆粒和某些有機(jī)物質(zhì)。之后通過離子交換樹脂對(duì)水進(jìn)行軟化，防止鈣和鎂離子沉積結(jié)垢。在半導(dǎo)體制造中，氯可能會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此，去氯通常作為預(yù)處理的一部分，以除去水質(zhì)中的氯元素。最后一步是調(diào)節(jié)PH，芯片的超純水一般要求PH在7左右，可以通過加酸或加堿來調(diào)節(jié)PH.

主處理階段：在這個(gè)階段，首先使用反滲透（RO）膜技術(shù)來去除水中的大部分溶質(zhì)。滲透是水分子從低濃度溶液通過半透膜到高濃度溶液的過程，以達(dá)到兩側(cè)的濃度均衡。反滲透則是利用壓力來使水分子反向通過半透膜，從而達(dá)到凈化水的目的。然后，使用離子交換（IX）和Electrodeionization（EDI）等技術(shù)進(jìn)行深度去離子化。

精化階段：在這個(gè)階段，根據(jù)制造端對(duì)水質(zhì)的要求，超純水處理設(shè)備通常會(huì)進(jìn)行脫氣、微濾、超濾、紫外線照射等，以使水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

編輯：黃飛

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