提到半導(dǎo)體行業(yè),晶圓制造較為集中的城市必定遍布長江、太湖和運(yùn)河水系。晶圓生產(chǎn)廠家不僅是吃電大戶,對(duì)水源、水量的依賴度更為驚人。一個(gè)12吋晶圓的生產(chǎn)制造需要消耗2200加侖的清潔水,一個(gè)生產(chǎn)40K晶圓的大型Fab工廠,每天投產(chǎn)用水高達(dá)1.82萬噸,接近一個(gè)6萬人口的小型城鎮(zhèn)一天用水量。所以各地發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)時(shí),首先要考慮水資源能否滿足制造業(yè)對(duì)水的巨大需求。

那么,晶圓生產(chǎn)為什么耗水量巨大?在晶圓制程中所需的零配件上會(huì)殘存細(xì)微分子,需要成噸的超純水反復(fù)清洗,整個(gè)清洗循環(huán)過程約占芯片制造整體工序步驟的30%以上,是芯片制造工藝步驟占比最大的工序。如果清潔參數(shù)無法達(dá)標(biāo),遺留的超微細(xì)顆粒污染物、金屬殘留、有機(jī)物、光阻掩膜等將成為污染源,邁入高階制程后,易導(dǎo)致后續(xù)工藝失敗、電學(xué)失效,最終造成芯片報(bào)廢,直接拉低整條生產(chǎn)線的良品率,給廠商造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。

高良品率制勝關(guān)鍵——超純水純凈工藝

在芯片生產(chǎn)中,硅晶片在進(jìn)入每道工序之前必須保證表面潔凈,任何的沾污現(xiàn)象都將影響芯片上器件的正常功能。當(dāng)制程工藝節(jié)點(diǎn)為35nm時(shí),需要保證硅晶圓表面顆粒及COP密度小于0.1個(gè)/c㎡。當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)展至更精細(xì)等級(jí)后,如7nm、5nm甚至更小制程節(jié)點(diǎn)的芯片,晶圓工藝流程拉長且愈加復(fù)雜,須解決晶圓平坦表面出現(xiàn)的隨機(jī)缺陷,以適應(yīng)更復(fù)雜、更精細(xì)的3D芯片架構(gòu)。這不僅需要依賴驚人的用水量進(jìn)行反復(fù)沖洗,還需要提升超純水的純度,以確保沖洗質(zhì)量及效率。

超純水純度制備技術(shù)一直是行業(yè)攻克難關(guān),影響產(chǎn)品良率的雜質(zhì)濃度包括:有機(jī)物(TOC)、顆粒物、細(xì)菌、金屬和陰離子,尤其超純水中的硼含量始終難以達(dá)到極低的標(biāo)準(zhǔn),作為硅的“摻雜劑”,“摻雜”過程中,將硼原子引入硅晶體中,雖然可以改變硅晶體的電氣特性,但也不可避免地影響了硅襯底的導(dǎo)電性。因此超純水中無限降低硼的含量對(duì)半導(dǎo)體的制造過程至關(guān)重要。

高度提純的超純水幾乎不導(dǎo)電,不會(huì)影響電子產(chǎn)品的性能,同時(shí)水中不含金屬離子,也可避免對(duì)復(fù)雜芯片表面造成劃痕或者不可逆的影響。假若因?yàn)槌兯兌炔贿_(dá)標(biāo),在晶圓制造環(huán)節(jié)中有污染物未能完全清除,輕則影響晶圓良率,重則導(dǎo)致成批晶圓報(bào)廢。數(shù)據(jù)上1%的良率變化,對(duì)于一個(gè)高產(chǎn)能工廠將意味著是上億的利潤損失,甚至讓整座晶圓廠停擺。

因此,對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言,超純水的純度是確保高效生產(chǎn)的基石之一,工藝的先進(jìn)性和穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,與產(chǎn)品良率及經(jīng)濟(jì)效益密切關(guān)聯(lián),更是下游客戶選擇合作方的關(guān)鍵指標(biāo)。

直面技術(shù)難關(guān) 高頻科技打造經(jīng)濟(jì)效益壁壘

高頻科技專注半導(dǎo)體高端制造業(yè),擁有二十年的歷史與技術(shù)沉淀,為半導(dǎo)體高端制造等行業(yè)客戶提供領(lǐng)先的超純水與循環(huán)再生解決方案及裝備。經(jīng)過不斷的更迭進(jìn)步,已經(jīng)掌握了先進(jìn)半導(dǎo)體制程所需的超純水全部核心工藝。

高頻科技總經(jīng)理丘文濤,在IC WORLD大會(huì)專訪中表示:“目前,超純水雜質(zhì)濃度解決方案有了突破進(jìn)展,特別是在PPB級(jí)別的TOC,溶解氧去除,以及PPT級(jí)別的硼、硅等特殊物質(zhì)的去除方面。通過過硬的技術(shù)把控力和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),針對(duì)有機(jī)物(TOC)、顆粒物、細(xì)菌、金屬和陰離子等影響良率的主要雜質(zhì),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先于行業(yè)的技術(shù)成果,產(chǎn)水水質(zhì)接近絕對(duì)純度,電導(dǎo)率無限接近18.24MΩ•厘米的理論極限值,其純度可達(dá)99.9999999999%。”從訪談中不難看出,高頻科技直面行業(yè)挑戰(zhàn)與需求,克服技術(shù)難關(guān)為己任,專注超純水純度優(yōu)化,大幅降低水中雜質(zhì),穩(wěn)定提升產(chǎn)品良率,為半導(dǎo)體客戶塑造強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)效益壁壘。

我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,承載世界20%的人口和市場(chǎng)機(jī)會(huì),但資源利用率有限,僅擁有全球7%的水資源,人均水資源貧乏,生活用水基本滿足的情況下,工業(yè)用水依舊在節(jié)水效能、用水效率等方面亟待提升,超純水循環(huán)系統(tǒng)的全面應(yīng)用迫在眉睫。

依托自有優(yōu)秀半導(dǎo)體水系統(tǒng)專家,高頻科技從覆蓋半導(dǎo)體企業(yè)用水生命周期整體流程統(tǒng)籌規(guī)劃,在確保超純水水質(zhì)純度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)之上,配合多類廢水的收集與處理系統(tǒng),研發(fā)交付了超過30種可選回用水工藝技術(shù),包括砂濾及碳濾器反洗水回用、砂濾及碳濾器正沖水回用、反滲透濃縮水回用、EDI和UF濃縮水回用、反滲透沖洗水回用、冷卻塔排放水回用、低濃度有機(jī)廢水回用、混床再生沖洗水回用、低濃度含氟廢水回用、洗滌塔排放水回用、儀表排放水回用等,積極尋求節(jié)水機(jī)會(huì)點(diǎn),并以清洗質(zhì)量、良品率為核心導(dǎo)向,已實(shí)現(xiàn)水制程回收率達(dá)75%-90%,讓每一滴超純水都可以循環(huán)再利用。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷向精細(xì)化制程邁進(jìn),高頻科技也將在超純工藝上持續(xù)深耕,加強(qiáng)創(chuàng)新,與領(lǐng)先的材料和設(shè)備供應(yīng)商密切合作,為客戶提供高價(jià)值、高效益的解決方案,最大限度提升超純水水質(zhì)指標(biāo),助力企業(yè)降本增效,為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供“動(dòng)脈保障”。

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