水是工業(yè)的“血液”,在制造、加工、凈化、洗滌等方面發(fā)揮著重要的作用。因此,水的質(zhì)量對工業(yè)來說尤為重要。隨著工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)用水對水質(zhì)要求越來越嚴苛。許多行業(yè)離不開超純水。 例如,制藥行業(yè)用超純水消毒清洗、制劑洗瓶、配料,電力行業(yè)用超純水制備精細處理設備,半導體行業(yè)用超純水給芯片“洗澡”清潔,從而確保芯片質(zhì)量達標。

處于整個電子信息產(chǎn)業(yè)鏈頂端的半導體,對超純水的電導性、離子含量、TOC、DO等要求越來越嚴。嚴苛的要求,復雜的制備工藝,給半導體超純水制備行業(yè)帶來頗高的準入門檻,也給一些擁有核心自研優(yōu)勢的企業(yè)創(chuàng)造出發(fā)展機遇。

各行業(yè)超純水標準不同,半導體位列“最高檔”

用超純水設備制取處理的純水可應用于電子半導體行業(yè)、電池電鍍、食品工業(yè)、玻璃用水、醫(yī)療行業(yè)、飲料用水、釀酒工業(yè)、超純材料和超純試劑的生產(chǎn)等領域。不同行業(yè)為超純水設置了不同“準入券”。

目前,我國電子工業(yè)部把工業(yè)超純水水質(zhì)技術分為五個行業(yè)標準,分別為 18MΩ.cm、15MΩ.cm、10MΩ.cm、2MΩ.cm、0.5MΩ.cm,以區(qū)分不同水質(zhì)。一些行業(yè)不僅對電阻率有要求,還對金屬離子,細菌含量,甚至是溶解氧含量都有嚴格要求。

其中,電力行業(yè)鍋爐用水的特殊要求是>5MΩ·CM的超純水,水不純會造成鍋爐結垢,消耗了熱能,鍋爐底部受熱不均,還會引起爆炸。醫(yī)藥行業(yè)對超純水的水質(zhì)標準是:電阻率:≥15MΩ·CM,電導率:≤0.5μS,氨≤0.3μg/ml,硝酸鹽≤0.06μg/ml,重金屬≤0.5μg/ml。鍍膜玻璃沖洗用超純水水質(zhì)標準是:鍍膜前要用>17MΩ·CM的超純水清洗。水質(zhì)不達標,會導致鍍膜效果差,膜層就容易脫落。

半導體行業(yè)對超純水的指標要求比其他行業(yè)都高 。根據(jù)半導體芯片的大小和線徑的不同,水質(zhì)要求也不一樣。其超純水的水質(zhì)指標如下:電阻率大于18.2兆歐(25攝氏度);TOC(總有機碳)小于1至10 ppb,DO(溶解氧)小于1至10 ppb;0.05微米顆粒(微粒)小于200個/升;離子含量大多小于20至50 PPT沒有檢測到細菌。

在超純水生產(chǎn)過程中,只要微粒子、電阻率和TOC與氣泡中的某一指標稍有差異,就會使半導體元件生產(chǎn)的合格率下降。比如在半導體生產(chǎn)工藝中,硼是P型雜質(zhì),過量會使n型硅反型,對電子、空穴濃度有影響。因此在超純水行業(yè)中,要充分考慮硼的脫除。

半導體超純水高標準促進超純水制備技術持續(xù)提升

超純水的指標要求越高,背后的制備工藝也愈加繁復,對超純水系統(tǒng)的要求也更為嚴苛。

因此,超純水的制備技術在半導體工業(yè)的發(fā)展中是非常重要的一環(huán)。近年半導體器件變得越來越小,隨著半導體工藝從28nm走向7nm、5nm及更先進等級后,先進制程對雜質(zhì)的敏感度更高,小尺寸污染物的高效清洗將更困難。這意味著超純水的制備工藝將更重要、更富挑戰(zhàn)性。與此同時,更要求企業(yè)具備持續(xù)創(chuàng)新能力,不斷精進超純水制備技術和工藝。

一般超純水系統(tǒng)要經(jīng)由多重過濾、離子交換、除氣、逆滲透、紫外線、超濾、納米濾、離子吸附過濾等多個環(huán)節(jié)才能產(chǎn)生超純水,整個制造過程中采用的工藝技術復雜而精細,不容偏差。 半導體行業(yè)超純水對于電阻率的要求非常嚴格,電阻率大于18.2MΩ?厘米,理論上幾乎不含離子,常規(guī)的單一工藝很難達到這一要求。多采用幾種工藝聯(lián)合使用,如樹脂+RO+EDI等,各地自來水的離子含量也各有差別,需根據(jù)不同的情況調(diào)整工藝組合情況,對顆粒進行去除后再進行脫鹽工藝。

脫氣工藝方面,近些年半導體行業(yè)對于溶解氧(DO)的要求需小于1ppb,所以去除水中的溶解氧是技術難點。在去除的同時,還要保證隔絕空氣,對于容器和管道的氣密性要求非常嚴格。 通常需要通過多級高性能脫氣膜聯(lián)合運行,才能達到半導體工業(yè)超純水深度脫氣需求。

半導體所用超純水生產(chǎn)技術難度高,具有較高的技術門檻和原材料壁壘,部分不可或缺的關鍵材料或產(chǎn)品不得不依靠進口。不過近年來我國超純水制備工藝有了長足進步,技術壁壘漸獲突破, 這將進一步助推我國半導體領域的健康持續(xù)發(fā)展。

掌握核心超純水工藝,高頻科技帶來“芯”突破

受到半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響,我國超純水市場需求持續(xù)攀升,市場發(fā)展空間巨大。經(jīng)過多年發(fā)展,國內(nèi)已有部分企業(yè)實現(xiàn)設備或核心材料的生產(chǎn),逐漸實現(xiàn)超純水國產(chǎn)化,超純水生產(chǎn)制備技術和工藝日益成熟 。

高頻科技在超純水領域潛心深耕二十余年,以創(chuàng)新研發(fā)為引導,不斷探索超純水的絕對純度。從多介質(zhì)過濾、活性炭吸附、離子交換、反滲透膜、紫外線殺菌、紫外線TOC去除,再到電滲析、超濾、鈉濾、真空脫氣塔、膜脫氣等,涵蓋不止于18項專業(yè)處理工藝環(huán)節(jié),不斷提升超純水系統(tǒng)的應用效率。并在反滲透、離子交換、膜脫氣、紫外線殺菌和TOC降解等多項關鍵技術產(chǎn)品材料中,也有著行業(yè)性的應用創(chuàng)新成果。產(chǎn)水水質(zhì)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%,不斷滿足半導體行業(yè)日趨提升的用水需求,并以此塑造了強大的行業(yè)技術壁壘,在國內(nèi)超純工藝領域中厚積薄發(fā)。

除了了解工藝,懂得如何生產(chǎn)滿足工藝指標要求的超純水外,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定同樣對于芯片制造至關重要,這不僅與終端材料和規(guī)格的選擇、系統(tǒng)管路設計的優(yōu)化相關,同時與超純水裝置的控制系統(tǒng)有關,以上方面高頻科技都有一定優(yōu)勢。

高頻科技作為行業(yè)領先的本土超純工藝技術企業(yè),從超純水工藝的把握,到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,都達到國際先進水平。在超純水材料研發(fā)與生產(chǎn)這一上游領域,高頻科技的研發(fā)前景也值得期待。

近年來,憑借巨大的市場需求、穩(wěn)定的經(jīng)濟增長及有利的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境等優(yōu)勢條件,中國半導體產(chǎn)業(yè)步入了新一輪加速發(fā)展的階段,近年來年均復合增長率達12%,市場規(guī)模突破萬億。半導體行業(yè)的快步發(fā)展,也驅(qū)動著超純水行業(yè)的不斷革新。而高頻科技等企業(yè)通過自主創(chuàng)新取得的超純水技術和工藝進步,也為國內(nèi)半導體行業(yè)突破升級帶去新賦能。