Чутливість виробничого процесу
Вимоги до точного очищення
Виробництво напівпровідників передбачає критичні процеси, такі як фотолітографія, травлення та осадження. Ультрабуста вода використовується для очищення частинок, іонів металів та органічної речовини, що залишилися на поверхні вафель. Будь -які сліди можуть спричинити шорти або відмову пристрою.
With chip line widths reaching the nanometer scale (e.g., the 3nm node), a single particle (>10 нм) у воді може пошкодити конструкції ланцюга, що призводить до зменшення врожаю.
Хімічна реакція втручання
Іони металів (наприклад, Fe₃⁺ та Cu₂⁺) у воді можуть хімічно реагувати з напівпровідниковими матеріалами, утворюючи незворотне забруднення металів та впливаючи на продуктивність стику PN.
Окремі елементи, такі як бори (B) та кремній (Sio₂), можуть змінювати властивості поверхні вафель, що призводить до точних відхилень літографії або утворення дефектів плями води.
Впливає на фактори та наслідки
- Частки бактерії
Частинні бактерії можуть спричинити відкриті або короткі схеми під час окислення, дифузії, осадження та металізації. Високотемпературні процеси можуть погіршити характеристики стику кремнію ПН, що призводить до дефектів фотолітографії, утворення пінолів та поганої адгезії фоторезистів. Мертві бактерії є твердими, в той час як живі бактерії легко кріпляться до мікросхеми, погіршуючи продуктивність пристрою. Крім того, попіл грибів містить різні мікроелементи. При високих температурах ці метали можуть дифундувати на кристал мікросхем, що впливає на характеристики пластини кремнію. Коки, як правило, діаметром 1-2 мкм, а бацилі-1-4 мкм завдовжки і шириною 0,5 мкм.
- Кремнію/борон
Зменшений урожай мікросхеми.
- Лужні метали, лужні землі та важкі метали
Вони можуть спричинити дефекти стику продукту та погіршити діелектричну напругу розбиття плівки оксиду воріт, що призводить до витоку та поломки. Лужні метали (літіум, натріум, калім, рубідій, цезій та Франція, елементи IA групи в періодичній таблиці); лужні землі метали (елементи IIA в групі в періодичній таблиці, включаючи шість металів, таких як берилій, магній та торіум). Важкі метали (метали з питомою вагу, що перевищує 5, приблизно 45 з яких включають мідь, свинець, цинк, залізо, кобальт, нікель, марганець, кадмій, ртуть, вольфрам, молібден, золото та срібло).
- Розчинений кисень
Це сприяє передчасному утворенню оксидної плівки на поверхні кремнієвих вафель. Повідомлялося, що навіть кисень, розчинений у воді, може вплинути на ефективність очищення.
- TOC
Це може призвести до погіршення діелектричного розпаду оксидної плівки воріт, погіршуючи електричну продуктивність потужних пристроїв. Колоїдний ТОК має характеристики твердих частинок. Вуглець у ТОК також впливає на характеристики напівпровідникових пристроїв.
- Металеві іони
Впливають на характеристики зворотного розщеплення переходу PN, збільшуючи струм витоку.
Суворі стандарти якості води
Опір та контроль іонів
Ультрабурний водний опір повинен бути більшим або рівним 18,2 мОм · см (при 25 градусах), щоб забезпечити, щоб вільні іони не заважали електричній продуктивності.
Вміст іонів металу (наприклад, Fe, Cu) повинен бути нижче 0,001 проміле, а вміст кремнію повинен бути меншим або дорівнює 0,005 проміле, щоб уникнути забруднення осаду.
Органічні та мікробні межі
Загальний органічний вуглець (ТК) повинен бути меншим або дорівнює 0,5 проміле, щоб запобігти органічній речовині карбонізації та формуванню електропровідних частинок під час високотемпературних процесів.
Для усунення ризику забруднення біоплівки в чистій кімнаті суворої стерилізації (вміст бактерій менше або дорівнює 1 CFU/л).
Продючі рушії економіки та технологій
Кореляція витрат на врожайність
Одна пластина може коштувати десятки тисяч доларів, а втрати врожайності, спричинені дефектами якості води, можуть призвести до мільйонів доларів економічних втрат.
Провідні міжнародні виробники (наприклад, TSMC та Samsung) включали ультраустрію контроль якості води в основні показники продуктивності ланцюга поставок.
Рушійна сила ітерації процесу
Розширені процеси (наприклад, транзистори GAA та літографія EUV) мають меншу толерантність до домішок, що сприяє постійному модернізації стандартів ультрафію води (наприклад, ASTM-D5127).
3D-технологія упаковки вимагає ще більш високої чистоти води для очищення багатошарових складених конструкцій, експоненціально збільшуючи ризик залишків домішок.
Завдяки суворому багатовимірному контролю, ультрабуста вода стала основною "сировиною" у виробництві напівпровідників, а її якість безпосередньо визначає продуктивність мікросхем та конкурентоспроможність галузі.
