دلیل اصلی صنعت نیمه هادی نیاز به کیفیت آب بسیار بالا دارد

الزامات تمیز کردن دقیق

تولید نیمه هادی شامل فرآیندهای مهم مانند فوتولیتوگرافی ، اچ و رسوب است. از آب اولتراپور برای تمیز کردن ذرات ، یون های فلزی و مواد آلی باقی مانده در سطح ویفر استفاده می شود. هرگونه ناخالصی اثری می تواند باعث شورت مدار یا خرابی دستگاه شود.

With chip line widths reaching the nanometer scale (e.g., the 3nm node), a single particle (>10 نانومتر) در آب می تواند به سازه های مدار آسیب برساند و در نتیجه باعث کاهش عملکرد می شود.

تداخل واکنش شیمیایی

یونهای فلزی (مانند Fe₃⁺ و Cu₂⁺) در آب می توانند از نظر شیمیایی با مواد نیمه هادی واکنش نشان دهند ، آلودگی فلزی برگشت ناپذیر را تشکیل دهند و بر عملکرد اتصال PN تأثیر بگذارند.

عناصر خاصی مانند بور (B) و سیلیکون (SIO₂) می توانند خواص سطح ویفر را تغییر دهند و منجر به انحراف دقیق لیتوگرافی یا شکل گیری نقایص نقطه آب شوند.

عوامل و عواقب تأثیرگذار

• باکتری های ذرات

باکتری های ذرات می توانند در طی اکسیداسیون ، انتشار ، رسوب و فرآیندهای فلز سازی ، مدارهای باز یا کوتاه ایجاد کنند. فرآیندهای درجه حرارت بالا می توانند ویژگی های اتصال PN Silicon Wafer PN را تخریب کنند و منجر به نقص فوتولیتوگرافی ، تشکیل سوراخ سوراخ و چسبندگی فوتورسیست ضعیف شود. باکتری های مرده ذرات هستند ، در حالی که باکتری های زنده به راحتی به تراشه متصل می شوند و عملکرد دستگاه را تحقیر می کنند. علاوه بر این ، خاکستر قارچ ها حاوی فلزات ردیابی مختلفی است. در دماهای بالا ، این فلزات می توانند در کریستال تراشه پخش شوند و بر خصوصیات اتصال PN سیلیکون ویفر تأثیر می گذارد. COCCI به طور معمول 1-2 میکرومتر قطر است ، در حالی که باسیل 1-4 میکرومتر طول و 0.5 میکرومتر عرض دارند.

• سیلیکون/بور

کاهش عملکرد تراشه.

• فلزات قلیایی ، فلزات زمین قلیایی و فلزات سنگین

اینها می تواند باعث ایجاد نقص در اتصال محصول شود و ولتاژ تجزیه دی الکتریک فیلم اکسید گیت را تخریب کند و منجر به نشت و تجزیه شود. فلزات قلیایی (لیتیوم ، سدیم ، پتاسیم ، روبیدیوم ، سزیم و فرانسیسیم ، عناصر گروه IA در جدول دوره ای). فلزات زمین قلیایی (عناصر گروه IIA در جدول تناوبی ، از جمله شش فلز مانند بریلیم ، منیزیم و توریم). فلزات سنگین (فلزات با وزن مخصوص بیشتر از 5 ، تقریباً 45 مورد از آنها شامل مس ، سرب ، روی ، آهن ، کبالت ، نیکل ، منگنز ، کادمیوم ، جیوه ، تنگستن ، مولیبدن ، طلا و نقره).

• اکسیژن حل شده

این امر باعث شکل گیری زودرس یک فیلم اکسید بر روی سطح ویفرهای سیلیکون می شود. گزارش شده است که حتی اکسیژن حل شده در آب می تواند بر عملکرد تمیز کردن تأثیر بگذارد.

• توت

این می تواند باعث خراب شدن دی الکتریک فیلم اکسید گیت شود و عملکرد الکتریکی دستگاه های برق را خراب کند. TOC کلوئیدی ویژگی های ذرات را دارد. کربن در TOC همچنین بر ویژگی های دستگاه های نیمه هادی تأثیر می گذارد.

• یون های فلزی

بر ویژگی های تجزیه معکوس محل اتصال PN تأثیر می گذارد و جریان نشت را افزایش می دهد.

مقاومت و کنترل یون

مقاومت در برابر آب Ultrapure باید بیشتر از یا برابر با 18.2 MΩ · cm (در 25 درجه) باشد تا اطمینان حاصل شود که هیچ یونهای رایگان در عملکرد الکتریکی تداخل ندارند.

محتوای یون فلزی (به عنوان مثال ، آهن ، مس) باید زیر 0.001 ppm باشد ، و برای جلوگیری از آلودگی رسوب ، محتوای سیلیکون باید کمتر یا برابر با 0.005 ppm باشد.

ماده ارگانیک و محدودیت های میکروبی

کربن آلی کل (TOC) برای جلوگیری از کربن سازی مواد آلی و تشکیل ذرات رسانا در طی فرآیندهای درجه حرارت بالا باید کمتر از یا برابر با 0.5 ppb باشد.

عقیم سازی دقیق (محتوای باکتریایی کمتر از یا برابر با 1 CFU/L) برای از بین بردن خطر آلودگی بیوفیلم در اتاق های تمیز مورد نیاز است.

همبستگی هزینه

یک ویفر تنها می تواند ده ها هزار دلار هزینه داشته باشد و ضرر و زیان ناشی از نقص کیفیت آب می تواند منجر به میلیون ها دلار ضرر اقتصادی شود.

تولید کنندگان پیشرو بین المللی (مانند TSMC و سامسونگ) کنترل کیفیت آب Ultrapure را در معیارهای عملکرد زنجیره تأمین هسته قرار داده اند.

نیروی محرکه تکرار فرآیند

فرآیندهای پیشرفته (مانند ترانزیستورهای GAA و لیتوگرافی EUV) تحمل ناخالصی کمتری دارند و باعث ارتقاء مداوم استانداردهای آب اولتراپور (مانند ASTM-D5127) می شوند.

فناوری بسته بندی سه بعدی برای تمیز کردن سازه های انباشته چند لایه ، به آب خلوص بالاتر نیاز دارد و به طور نمایی خطر باقیمانده ناخالصی را افزایش می دهد.

از طریق کنترل دقیق چند بعدی ، آب Ultrapure به یک "ماده اولیه" در ساخت نیمه هادی تبدیل شده است و کیفیت آن به طور مستقیم عملکرد تراشه و رقابت صنعت را تعیین می کند.