那么,晶圓生產為什么耗水量巨大?在晶圓制程中所需的零配件上會殘存細微分子,需要成噸的超純水反復清洗,整個清洗循環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。如果清潔參數無法達標,遺留的超微細顆粒污染物、金屬殘留、有機物、光阻掩膜等將成為污染源,邁入高階制程后,易導致后續工藝失敗、電學失效,最終造成芯片報廢,直接拉低整條生產線的良品率,給廠商造成巨額經濟損失。

高良品率制勝關鍵——超純水純凈工藝

在芯片生產中,硅晶片在進入每道工序之前必須保證表面潔凈,任何的沾污現象都將影響芯片上器件的正常功能。當制程工藝節點為35nm時,需要保證硅晶圓表面顆粒及COP密度小于0.1個/c㎡。當節點進展至更精細等級后,如7nm、5nm甚至更小制程節點的芯片,晶圓工藝流程拉長且愈加復雜,須解決晶圓平坦表面出現的隨機缺陷,以適應更復雜、更精細的3D芯片架構。這不僅需要依賴驚人的用水量進行反復沖洗,還需要提升超純水的純度,以確保沖洗質量及效率。

超純水純度制備技術一直是行業攻克難關,影響產品良率的雜質濃度包括:有機物(TOC)、顆粒物、細菌、金屬和陰離子,尤其超純水中的硼含量始終難以達到極低的標準,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電性。因此超純水中無限降低硼的含量對半導體的制造過程至關重要。

高度提純的超純水幾乎不導電,不會影響電子產品的性能,同時水中不含金屬離子,也可避免對復雜芯片表面造成劃痕或者不可逆的影響。假若因為超純水純度不達標,在晶圓制造環節中有污染物未能完全清除,輕則影響晶圓良率,重則導致成批晶圓報廢。數據上1%的良率變化,對于一個高產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,對于半導體產業而言,超純水的純度是確保高效生產的基石之一,工藝的先進性和穩定性直接影響產品的質量和生產效率,與產品良率及經濟效益密切關聯,更是下游客戶選擇合作方的關鍵指標。

直面技術難關 高頻科技打造經濟效益壁壘

高頻科技專注半導體高端制造業,擁有二十年的歷史與技術沉淀,為半導體高端制造等行業客戶提供領先的超純水與循環再生解決方案及裝備。經過不斷的更迭進步,已經掌握了先進半導體制程所需的超純水全部核心工藝。

高頻科技總經理丘文濤,在IC WORLD大會專訪中表示:“目前,超純水雜質濃度解決方案有了突破進展,特別是在PPB級別的TOC,溶解氧去除,以及PPT級別的硼、硅等特殊物質的去除方面。通過過硬的技術把控力和工程實踐經驗,針對有機物(TOC)、顆粒物、細菌、金屬和陰離子等影響良率的主要雜質,已經實現領先于行業的技術成果,產水水質接近絕對純度,電導率無限接近18.24MΩ•厘米的理論極限值,其純度可達99.9999999999%。”從訪談中不難看出,高頻科技直面行業挑戰與需求,克服技術難關為己任,專注超純水純度優化,大幅降低水中雜質,穩定提升產品良率,為半導體客戶塑造強大的經濟效益壁壘。

我國半導體產業發展迅猛,承載世界20%的人口和市場機會,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,工業用水依舊在節水效能、用水效率等方面亟待提升,超純水循環系統的全面應用迫在眉睫。

依托自有優秀半導體水系統專家,高頻科技從覆蓋半導體企業用水生命周期整體流程統籌規劃,在確保超純水水質純度穩定達標的基礎之上,配合多類廢水的收集與處理系統,研發交付了超過30種可選回用水工藝技術,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,積極尋求節水機會點,并以清洗質量、良品率為核心導向,已實現水制程回收率達75%-90%,讓每一滴超純水都可以循環再利用。

隨著半導體產業不斷向精細化制程邁進,高頻科技也將在超純工藝上持續深耕,加強創新,與領先的材料和設備供應商密切合作,為客戶提供高價值、高效益的解決方案,最大限度提升超純水水質指標,助力企業降本增效,為中國半導體產業發展提供“動脈保障”。