半导体生产对纯水水质要求极高,不同生产工艺和环节对水质的具体要求有所差异,以下是一些常见的半导体生产纯水水质标准相关指标:
电阻率
- 一般要求达到18.2 MΩ・cm 以上,这是衡量水中离子含量的重要指标,电阻率越高,说明水中的离子杂质越少,能有效避免离子杂质在半导体芯片上形成导电通道或影响半导体器件的性能。
颗粒度
- 对于0.1μm及以上的颗粒,每升水中的颗粒数通常要求控制在100个以下,甚至更低水平。颗粒杂质可能会在半导体制造过程中造成光刻缺陷、电路短路等问题,影响芯片的成品率和可靠性。
微生物含量
- 细菌总数一般要求每毫升在1CFU(菌落形成单位)以下,微生物会在半导体表面生长繁殖,产生有机污染物,影响半导体的电学性能和可靠性,还可能堵塞生产设备中的管道和过滤器。
有机物含量
- 以总有机碳(TOC)衡量,通常要求TOC含量低于50ppb,甚至更低。有机物可能会在半导体表面形成薄膜,影响光刻、蚀刻等工艺的精度,还可能与其他化学物质发生反应,产生杂质,降低半导体器件的性能。
溶解气体
- 水中的溶解氧、二氧化碳等气体含量也有严格限制。例如,溶解氧含量过高可能会导致半导体材料氧化,影响器件性能;二氧化碳会影响水的pH值,进而影响一些化学工艺的稳定性。
金属离子含量
- 各种金属离子如钠、钾、钙、镁、铁、铜等的含量都要极低,一般要求达到ppt级别。金属离子可能会在半导体中形成杂质能级,改变半导体的电学性质,导致器件性能下降、寿命缩短。
不同的半导体生产工艺,如光刻、蚀刻、镀膜、清洗等,对纯水水质的要求会有所侧重。例如,光刻工艺对颗粒度和有机物含量要求极为严格,因为即使微小的颗粒或有机物残留都可能导致光刻图案的偏差;而清洗工艺则对电阻率和金属离子含量要求更高,以确保清洗过程中不会引入新的杂质。