聊聊芯片制造用的超纯水

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苏州市实钧芯微电子有限公司-半导体超纯水加热器/纯水加热器/DI water加热器

什么是超纯水？

超纯水（UPW）是一种经过高度纯化的水，已经去除了所有矿物质、颗粒、细菌、微生物以及溶解的气体。在芯片制造工厂中，

超纯水常被称为DI Water（去离子水），但在国内，去离子水与超纯水通常被严格区分开。实际上，去离子水包含了超纯水的范畴，

但超纯水的纯度和标准更高。超纯水是经过更严格的处理和净化程序，达到极高的纯净度，以满足高科技制造过程中的严格要求。

芯片厂为什么要使用超纯水？

普通水中含有氯、硫等杂质，这些杂质会腐蚀芯片中的金属。此外，如果水中含有钠（Na）、钾（K）等金属杂质，

会导致可动离子污染（MIC）等问题。因此，芯片制造需要绝对干净的水质，这就是超纯水的由来。

在芯片制造过程中，哪怕是微小的杂质或颗粒也可能导致产品缺陷，甚至导致产品失效。因此，不仅仅是水，

所有用于半导体制造的材料，如化学品和气体等，都需要达到超高的纯度标准。超纯水的使用，确保了在芯片制造的各个环节中，

引入任何可能影响产品质量的杂质，从而保证了最终产品的性能和可靠性。

超纯水的水质标准：

- 电阻率：大于18.2兆欧（25摄氏度）。

- 总有机碳（TOC）：小于1 ppb。

- 溶解氧（DO）：小于5 ppb。

- 颗粒物含量：0.05微米颗粒物小于200个/升。

- 离子含量：大部分离子含量小于20到50 ppt。

- 细菌检测：无。

这些严格的标准确保了超纯水在半导体制造过程中不会引入任何杂质，提供了极高的纯净度，满足了精密制造的要求。

芯片厂超纯水的制备

超纯水的制备通常包括三个阶段：预处理阶段，主处理阶段，以及精化阶段。

预处理阶段：

超纯水的预处理阶段是其制备过程中的第一步，包括过滤、软化、去氯和pH调节等步骤。主要目的是去除水中的颗粒、微生物、有机物和某些离子。芯片厂所使用的水源通常来自城市自来水，而城市自来水一般会用氯进行消毒杀菌，因此含有大量氯及其他杂质。

首先，通过使用各种过滤器去除水中的悬浮颗粒和某些有机物质。接下来，通过离子交换树脂对水进行软化，防止钙和镁离子沉积结垢。在半导体制造中，氯可能会对制造过程产生不良影响，因此，去氯通常作为预处理的一部分，以除去水中的氯元素。最后一步是调节pH值，芯片制造所需的超纯水一般要求pH值在7左右，可以通过加酸或加碱来调节pH值，确保水质符合制造要求。

精化阶段：

在精化阶段，根据制造端对水质的严格要求，超纯水处理设备通常会进行多重处理步骤，以确保水质达到最高标准。这些步骤包括脱气、微滤、超滤和紫外线照射等。

- 脱气：通过去除溶解在水中的气体，防止在后续制造过程中形成气泡或引入气体污染。

- 微滤和超滤：使用微滤和超滤技术，进一步去除水中的微小颗粒和微生物，确保水的纯净度。

- 紫外线照射：通过紫外线照射，杀死任何残留的微生物和细菌，确保水质的无菌性。

这些处理步骤共同作用，确保最终产出的超纯水符合半导体制造过程中对纯度和质量的严格要求。