Чувствительность производственного процесса
Требования к чистке точности
Полупроводниковое производство включает в себя критические процессы, такие как фотолитография, травление и осаждение. Ультрапиральная вода используется для очистки частиц, ионов металлов и органического вещества, оставшихся на поверхности пластины. Любые примеси трассировки могут привести к сбою шорт или сбой устройства.
With chip line widths reaching the nanometer scale (e.g., the 3nm node), a single particle (>10 нм) в воде может повредить конструкции цепи, что приводит к снижению урожайности.
Химическая реакция помех
Ионы металлов (такие как Fe₃⁺ и Cu₂⁺) в воде могут химически реагировать с полупроводниковыми материалами, образуя необратимое загрязнение металла и влияя на производительность PN -соединения.
Некоторые элементы, такие как бор (B) и кремний (SIO₂), могут изменять свойства поверхности пластины, что приводит к точным отклонениям литографии или формированию дефектов точечных вод.
Влияющие факторы и последствия
- Твердые частицы
Бактерии твердых частиц могут вызывать открытые или короткие цирки во время процессов окисления, диффузии, осаждения и металлизации. Высокотемпературные процессы могут разлагать характеристики PN-соединения кремниевой пластины, что приводит к дефектам фотолитографии, формированию обмоток и плохой фоторезистской адгезии. Мертвые бактерии являются твердыми частицами, в то время как живые бактерии легко прикрепляются к чипу, снижая производительность устройства. Кроме того, ясень грибов содержит различные следовые металлы. При высоких температурах эти металлы могут диффундировать в кристалл чипа, влияя на характеристики соединения кремниевой пластины. Кокки обычно имеют диаметр 1-2 мкм, в то время как бациллины имеют длину 1-4 мкм и ширину 0,5 мкм.
- Кремний/бор
Сниженная доходность чипа.
- Щелочные металлы, щелочные металлы земли и тяжелые металлы
Они могут вызвать дефекты соединения продукта и ухудшить напряжение диэлектрического расщепления пленки оксида затвора, что приводит к утечке и разрыву. Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и Франциум, элементы группы IA в периодической таблице); Члолочные металлы Земли (элементы группы IIA в периодической таблице, включая шесть металлов, таких как бериллий, магний и торий). Тяжелые металлы (металлы с определенной гравитацией, превышающей 5, приблизительно 45 из которых включают медь, свинец, цинк, железо, кобальт, никель, марганец, кадмий, ртуть, вольфрам, молибден, золото и серебро).
- Растворенный кислород
Это способствует преждевременному образованию оксидной пленки на поверхности кремниевых пластин. Сообщалось, что даже кислород, растворенный в воде, может повлиять на производительность очистки.
- Ток
Это может привести к ухудшению диэлектрического разрушения пленки оксида затвора, разрушая электрические характеристики мощных устройств. Коллоидный TOC имеет характеристики частиц. Углерод в TOC также влияет на характеристики полупроводниковых устройств.
- Металлические ионы
Влияйте на обратные характеристики разбивки PN -соединения, увеличивая ток утечки.
Строгие стандарты качества воды
Удельное сопротивление и контроль ионов
Удельное сопротивление ультрапирации должно быть больше или равна 18,2 МОм · см (при 25 градусах), чтобы гарантировать, что никакие свободные ионы мешают электрическим характеристикам.
Содержание ионов металлов (например, Fe, Cu) должно быть ниже 0,001 м.д., а содержание кремния должно быть меньше или равно 0,005 ч / млн, чтобы избежать загрязнения отложений.
Органические и микробные ограничения
Общий органический углерод (TOC) должен быть меньше или равен 0,5 ppb, чтобы предотвратить карбонизация органического вещества и формирования проводящих частиц во время высокотемпературных процессов.
Требуется строгая стерилизация (бактериальное содержание, меньше или равное 1 КОЕ/л), чтобы устранить риск загрязнения биопленки в чистых комнатах.
Продуктовые драйверы экономики и технологий
Корреляция доходности
Единственная пластина может стоить десятки тысяч долларов, а убытки доходности, вызванные дефектами качества воды, могут привести к миллионам долларов в экономических потерях.
Ведущие международные производители (такие как TSMC и Samsung) включали в себя контроль качества воды в ультрапирности в показатели производительности цепочки поставок.
Движущая сила, лежащая в основе процесса,
Усовершенствованные процессы (такие как транзисторы GAA и литография EUV) имеют более низкую достойность примесей, что приводит к непрерывной модернизации стандартов ультрачистики воды (таких как ASTM-D5127).
Технология 3D-упаковки требует еще более высокой чистовой воды для очистки многослойных сложенных конструкций, экспоненциально увеличивая риск примеси.
Благодаря строгому многомерному контролю, ультрапировочная вода стала основным «сырью» в производстве полупроводников, и ее качество напрямую определяет производительность чипов и конкурентоспособность отрасли.