Følsomhet for produksjonsprosessen
Krav til presisjonsrengjøring
Produksjon av halvleder involverer kritiske prosesser som fotolitografi, etsing og avsetning. Ultrapurvann brukes til å rengjøre partikler, metallioner og organisk materiale som er igjen på skiven. Eventuelle sporingsforurensninger kan forårsake kretshorts eller enhetssvikt.
With chip line widths reaching the nanometer scale (e.g., the 3nm node), a single particle (>10nm) i vann kan skade kretsstrukturer, noe som resulterer i en reduksjon i utbyttet.
Kjemisk reaksjonsinterferens
Metallioner (for eksempel Fe₃⁺ og Cu₂⁺) i vann kan reagere kjemisk med halvledermaterialer, danne irreversibel metallforurensning og påvirke P - N -kryssytelsen.
Enkelte elementer som bor (B) og silisium (SiO₂) kan endre skiveoverflateegenskaper, noe som fører til litografi presisjonsavvik eller dannelse av vannflekkdefekter.
Påvirker faktorer og konsekvenser
- Partikkelformige bakterier
Partikulære bakterier kan forårsake åpne eller kortslutning under oksidasjons-, diffusjons-, avsetnings- og metalliseringsprosesser. Høy - temperaturprosesser kan nedbryte silisiumskiven PN -kryssets egenskaper, noe som fører til fotolitografiske defekter, dannelse av pinhull og dårlig fotoresistadhesjon. Døde bakterier er partikkelformige, mens levende bakterier lett fester seg til brikken, og nedbryter enhetens ytelse. Videre inneholder asken av sopp forskjellige spormetaller. Ved høye temperaturer kan disse metallene diffundere inn i chip -krystallen, noe som påvirker silisiumskiven PN -kryss -egenskaper. Cocci er typisk 1-2 μm i diameter, mens baciller er 1-4 μm lange og 0,5 um bredt.
- Silisium/bor
Redusert chiputbytte.
- Alkalimetaller, alkaliske jordmetaller og tungmetaller
Disse kan forårsake produktkryssedefekter og nedbryte den dielektriske nedbrytningsspenningen til portoksydfilmen, noe som fører til lekkasje og sammenbrudd. Alkalimetaller (litium, natrium, kalium, rubidium, cesium og francium, gruppe IA -elementer i det periodiske tabellen); Alkaliske jordmetaller (gruppe IIA -elementer i det periodiske tabellen, inkludert seks metaller som beryllium, magnesium og thorium). Tungmetaller (metaller med en spesifikk tyngdekraft større enn 5, hvorav omtrent 45 inkluderer kobber, bly, sink, jern, kobolt, nikkel, mangan, kadmium, kvikksølv, wolfram, molybden, gull og sølv).
- Oppløst oksygen
Det fremmer den for tidlige dannelsen av en oksidfilm på overflaten av silisiumskiver. Det er rapportert at til og med oksygen oppløst i vann kan påvirke rengjøringsytelsen.
- Toc
Dette kan føre til at den dielektriske sammenbruddet av portoksydfilmen blir dårligere, og forringet den elektriske ytelsen til strømenheter. Kolloidal TOC har egenskapene til svevestøv. Karbonet i TOC påvirker også egenskapene til halvlederenheter.
- Metallioner
Påvirke de omvendte nedbrytningsegenskapene til PN -krysset, og øker lekkasjestrømmen.
Strenge vannkvalitetsstandarder
Resistivitet og ionekontroll
Ultrapure vannresistivitet må være større enn eller lik 18,2 MΩ · cm (ved 25 grader) for å sikre at ingen frie ioner forstyrrer elektrisk ytelse.
Metallioninnhold (f.eks. Fe, Cu) må være under 0,001 ppm, og silisiuminnhold må være mindre enn eller lik 0,005 ppm for å unngå forurensning av sediment.
Organisk materiale og mikrobielle grenser
Totalt organisk karbon (TOC) må være mindre enn eller lik 0,5 ppb for å forhindre at organisk materiale karboniserer og danner ledende partikler under høye - temperaturprosesser.
Streng sterilisering (bakteriell innhold mindre enn eller lik 1 CFU/L) er nødvendig for å eliminere risikoen for biofilmforurensning i rene rom.
PRODDUAL drivere for økonomi og teknologi
Avkastning - Kostnadskorrelasjon
En enkelt skive kan koste titusenvis av dollar, og avkastningstap forårsaket av vannkvalitetsdefekter kan føre til millioner av dollar i økonomiske tap.
Ledende internasjonale produsenter (som TSMC og Samsung) har innarbeidet ultrapure vannkvalitetskontroll i kjedeforsyningskjeden ytelsesmålinger.
Drivkraften bak prosess iterasjon
Avanserte prosesser (for eksempel GAA -transistorer og EUV -litografi) har lavere urenhetstoleranse, og driver kontinuerlig oppgradering av ultrapure vannstandarder (for eksempel ASTM - d5127).
3D -emballasjeteknologi krever enda høyere - renhetsvann for rengjøring av multi - lag stablede strukturer, noe som eksponentielt øker risikoen for urenhetsrester.
Gjennom streng multi - dimensjonell kontroll har ultrapure vann blitt en kjerne "råstoff" i halvlederproduksjon, og dens kvalitet bestemmer direkte chip -ytelse og bransjekonkurranse.