業(yè)內“角力”超純水標準,高頻科技“領(lǐng)先超純水工藝”已達到國際標準

超純水是現代工業(yè)中一項十分重要的原材料,已被廣泛應用于半導體、微電子、電力、化工和醫藥等領(lǐng)域。尤其是在半導體芯片生產(chǎn)環(huán)節,超純水是芯片良品率的保證,超純水全程參與的清洗步驟占據了整個(gè)芯片生產(chǎn)總步驟的三分之一。

半導體是支撐科技浪潮發(fā)展的基石。汽車(chē)、智能手機、5G基站、空間站、城際高鐵交通等領(lǐng)域,半導體都發(fā)揮了重要作用。行業(yè)科技之爭,很大程度便是半導體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的交鋒。近些年,中國頒布了一系列政策,鼓勵國內半導體產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展,打破國外壟斷,增強科技競爭力。超純水領(lǐng)域作為半導體產(chǎn)業(yè)不可或缺的一部分,也相應成為國家重點(diǎn)推動(dòng)發(fā)展的行業(yè)及核心研發(fā)企業(yè)發(fā)力的方向。

半導體用水標準高,硼、溶解氧去除難度大

清洗貫穿了芯片制造的全產(chǎn)業(yè)鏈,也是重復次數最多的工序。芯片與水直接接觸,一方面能讓芯片在加工過(guò)程中的微量沾污得到洗凈,而另一方面純水中微量雜質(zhì)又可能使芯片再次污染。純水中雜質(zhì)對半導體電路產(chǎn)品影響很大,比如金屬鹽類(lèi)可破壞電性能;微量雜質(zhì)可能使外延層產(chǎn)生尖峰,光刻過(guò)程產(chǎn)生針孔;TOC(總有機碳)可污染芯片,對氧化膜的形成產(chǎn)生不良影響。因此半導體生產(chǎn)對超純水水質(zhì)的要求極高。

為了確保硅晶片的清洗效果,超純水中總有機碳(TOC)、溶解氧(DO)、顆粒物、細菌、金屬和離子等影響純度的含量須降至最低。為滿(mǎn)足半導體制程需求,我國于1997年制定了中國國家電子級超純水標準GBT11446.1-1997。該標準規定,電阻率MΩ•cm(25℃)≥ 18,細菌個(gè)數(個(gè)/mL)≤ 0.01,全硅(ug/L)≤ 2,總有機碳(ug/L)≤ 20。2013年,我國再次推出中國國家電子級超純水標準GB/T 11446.1-2013。2013標準相較于1997標準,對超純水水質(zhì)要求逐漸細化,增加了鐵、鉛元素、鎳等金屬元素指標的要求。

然而,我國最新的國家標準對于電子水的規定中沒(méi)有對溶解氧(DO)的指標,但是近年的半導體行業(yè),對于溶解氧(DO)的要求甚至嚴格到小于 1 ppb,所以去除水中的溶解氧成為技術(shù)難點(diǎn)。在去除的同時(shí),還要保證隔絕空氣,這對于容器和管道的氣密性要求非常高。通常半導體工業(yè)超純水深度脫氣是通過(guò)多級脫氣膜聯(lián)合運行,才能達到這一要求。

此外,標準中也缺少對硼元素的指標。在半導體生產(chǎn)過(guò)程中,硼是一種p型雜質(zhì)。過(guò)量會(huì )使n型硅反轉,從而影響電子和空穴的濃度。因此,在超純水工業(yè)中應充分考慮硼的去除,硼離美標中e1.3中要求小于0.05。不過(guò)硼屬于弱電離元素,在水中不易電離,不能通過(guò)水純化技術(shù)有效地除去,所以在生產(chǎn)超純水過(guò)程中,當離子交換樹(shù)脂接近耗盡時(shí),硼總是最先進(jìn)入純水的一類(lèi)離子。硼的深度去除就成為一大難點(diǎn)。

毫無(wú)疑問(wèn),隨著(zhù)半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng )新應用發(fā)展,我國電子級超純水標準GB/T 11446.1-2013已經(jīng)遠遠不能滿(mǎn)足半導體及芯片行業(yè)對于超純水水質(zhì)的需求。當前國際上通常依據的主要標準是美國材料試驗學(xué)會(huì )發(fā)布的電子學(xué)和半導體工業(yè)用超純水標準(ASTM D5127)。

對比而言,國際超純水標準更加細化,ATSM根據超純水電阻率18.3MΩ·cm的理論極限值,將18.1MΩ·cm以上的超純水用水標準再細化為四個(gè)細分等級。另外,對溶解氧、硼元素等均有明確而嚴格的規定,要求溶解氧≤1(ug/L),硼不高于0.05(ug/L),成為當前電子和半導體行業(yè)常規參考的用水要求。

高頻科技超純水工藝行業(yè)領(lǐng)先,技術(shù)指標達到國際標準

一方面,受半導體產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展影響,我國超純水市場(chǎng)需求持續攀升,半導體用電子級超純水的市場(chǎng)規模呈現快速增長(cháng)趨勢。據數據顯示,2022年將達到40億美元。市場(chǎng)繁榮的背后,國內超純水企業(yè)的技術(shù)突破和發(fā)展路徑也逐漸進(jìn)入公眾視線(xiàn)。

另一方面,在市場(chǎng)需求體量急速增加的同時(shí),隨著(zhù)半導體不斷向精細化制程邁進(jìn),作為半導體行業(yè)發(fā)展重要推動(dòng)力的國內超純水企業(yè),也急須加快技術(shù)創(chuàng )新的步伐,適應半導體制造企業(yè)對超純水日益嚴苛的要求。

聚焦國際化標準,借鑒先進(jìn)經(jīng)驗、提升創(chuàng )新力、競爭力,就成為當下國內本土超純水企業(yè)可持續發(fā)展的重要方向。舉例而言,據了解,日本栗田工業(yè)作為世界領(lǐng)先的水處理公司之一,當前對標的超純水水質(zhì)標準正是ASTM D5127,而作為國內本土企業(yè)的高頻科技更是表現亮眼,其制備出的超純水水質(zhì)同樣可以符合國際標準,甚至多項技術(shù)指標比國際標準要求更加嚴苛。

隨著(zhù)第三代半導體技術(shù)的迅速崛起,所需的極高純度的超純水也考驗著(zhù)本土企業(yè)的綜合能力。高頻科技專(zhuān)注半導體高端制造業(yè),擁有二十年的歷史與技術(shù)沉淀,經(jīng)過(guò)不斷地創(chuàng )新突破,已經(jīng)掌握了先進(jìn)半導體制程所需的超純水全部核心工藝,接軌國際半導體行業(yè),可以說(shuō)是目前國內首家可以與國際領(lǐng)先企業(yè)同臺競爭的本土企業(yè)。其產(chǎn)水水質(zhì)接近絕對純度,電導率無(wú)限接近18.24MΩ•厘米的理論極限值,其純度可達99.9999999999%,不斷滿(mǎn)足半導體行業(yè)日趨提升的用水需求,并以此塑造了強大的行業(yè)技術(shù)壁壘。

高頻科技超純水制備標準如下:電阻率(25攝氏度)≥18.24MΩ·厘米;總有機碳小于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個(gè);細菌含量小于1/100毫升;總硅含量小于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。

高頻科技用不斷創(chuàng )新的工藝技術(shù)、新型產(chǎn)品、管理模式,提供領(lǐng)先的超純水與循環(huán)再生解決方案及裝備,塑造了強大的行業(yè)技術(shù)壁壘, 目前已經(jīng)積累知識產(chǎn)權成果超50項,發(fā)明專(zhuān)利及實(shí)用新型專(zhuān)利超30項,軟件著(zhù)作權20多項。相信伴隨著(zhù)第三代半導體技術(shù)的“加速度”,目前已經(jīng)實(shí)現核心技術(shù)突破,并不斷在超純工藝上持續深耕的高頻科技,或可在國內超純水領(lǐng)域帶來(lái)頭雁效應,促進(jìn)行業(yè)不斷向上發(fā)展,彰顯中國“智”造力量!

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