干貨分享 | 從制備到檢測，一文讀懂半導(dǎo)體超純水的“生死防線”

超純水是什么？
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，有一種物質(zhì)被譽(yù)為芯片的 “隱形血液”，就是純度高達(dá)99.999999%的超純水，相當(dāng)于從西湖中找出一粒鹽。

純度定義

• 電阻率≥18.2 MΩ·cm
• 金屬離子＜0.1ppb
• 微粒≤1 顆/升（0.05μm）

芯片命脈
在芯片制造過程中，清洗、光刻、蝕刻等每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開超純水，每片晶圓甚至需要消耗2000升超純水。然而，如此高純度的水卻異常 “脆弱”，哪怕是一個(gè)鈉離子，都可能導(dǎo)致3nm芯片短路。

超純水制備的6重“凈”界
超純水的制備過程猶如一場精密的 “凈化戰(zhàn)役”，需要經(jīng)歷6重關(guān)鍵步驟，才能達(dá)到半導(dǎo)體制造所需的極致純度。

1. 預(yù)處理：多介質(zhì)過濾+活性炭吸附，剿滅99%懸浮物/氯離子

2. 反滲透（RO）：高壓膜截留 98%溶解鹽，產(chǎn)出“初級超純水”

3. EDI電去離子：離子交換+電場驅(qū)動(dòng)，電阻率直沖 16 MΩ·cm

4. 超純拋光：
● 雙級混床樹脂：捕獲殘留金屬離子
● 254nm紫外線：裂解TOC至＜1ppb
● 0.003μm超濾膜：終極攔截納米級微粒

5. 氮?dú)饷芊庋h(huán)：隔絕空氣污染，溶解氧＜0.1ppb

6. 智能監(jiān)控網(wǎng)：200+傳感器實(shí)時(shí)追蹤水溫/流量/微生物

超純水污染的4大殺手
在超純水的制備、儲存和使用過程中，存在著4大污染 “殺手”，它們看似微小，卻可能對芯片制造造成致命危害。

SGS 7大核心檢測技術(shù)
為了確保超純水的質(zhì)量，SGS采用7大核心檢測技術(shù)，為超純水進(jìn)行 “精準(zhǔn)把脈”：

1. ICP-MS 檢測：具備 0.1ppt 級金屬離子追蹤能力，能夠鎖定鈉、鉀、鐵等 19 種 “隱形殺手”

2. 激光粒子計(jì)數(shù)器：可對 0.05μm 級微粒進(jìn)行檢測，讓微小顆粒無處遁形，有效攻克 12 寸晶圓清洗顆粒物殘留的痛點(diǎn)

3. 在線 TOC 分析：實(shí)時(shí)監(jiān)控水中有機(jī)碳含量，是光刻膠污染的 “終極克星”

4. 超純水電導(dǎo)率監(jiān)測：對 18.2 MΩ?cm 的電阻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，誤差≤0.01μS/cm

5. 細(xì)菌快速檢測：采用 ATP 生物熒光法，能夠在 2 分鐘內(nèi)預(yù)警微生物滋生風(fēng)險(xiǎn)

6. 溶解氧檢測：運(yùn)用 ppb 級光學(xué)傳感技術(shù)，杜絕氧化導(dǎo)致的柵極缺陷

7. 硅酸鹽分析：通過納米級分光光度法，阻斷 CMP 工藝中的 “白色污染”