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半导体/电子行业超纯水系统

分割线 半导体/电子行业超纯水

半导体、集成电路芯片及封装、液晶显示、高精度线路板、光电器件、各种电子器件、微电子工业、大规模、超大规模集成电路等电子行业领域需用大量的纯水、超纯水清洗半成品、成品。集成电路的集成度越高,芯片上的组件或连接组件间的配线线径越细,对水质的要求也越高(一般要求超纯水电阻率18.2MΩ.cm(25℃)、TOC<5ppb、细菌内毒素<0.03EU/ml)。超纯水水质已成为影响电子元器件产品质量、生产成品率及生产成本的重要因素之一。

超纯水水质对电子/半导体行业产品品质的影响

在电解电容器生产中,铝箔及工作件的清洗需用超纯水,如水中含有氯离子,电容器就会漏电。在电子管生产中,电子管阴极涂敷碳酸盐,如其中混入杂质,就会影响电子的发射,进而影响电子管的放大性能及寿命,因此其配液要使用超纯水。在显像管和阴极射线管生产中,其荧光屏内壁用喷涂法或沉淀法附着一层荧光物质,是锌或其他金属的硫化物组成的荧光粉颗粒并用硅酸钾粘合而成,其配制需用超纯水,如超纯水中含铜在8ppb以上,就会引起发光变色;含铁在 50ppb以上就会使发光变色、变暗、闪光跳跃;含有机物胶体、微粒、细菌等,就会降低荧光层强度及其与玻壳的粘附力,并会造成气泡、条迹、漏光点等废次品。在黑白显像管荧光屏生产的 12个工序中,玻壳清洗、沉淀、湿润、洗膜、管颈清洗等5 个工序需使用超纯水,每生产一个显像管需用超纯水80kg。液晶显示器的屏面需用超纯水清洗和用超纯水配液,如超纯水中存在着金属离子、微生物、微粒等杂质,就会使液晶显示电路发生故障,影响液晶屏质量,导致废、次品。显像管、液晶显示器生产对超纯水水质的要求见附表1。

在晶体管、集成电路生产中,超纯水主要用于清洗硅片,另有少量用于药液配制,硅片氧化的水汽源,部分设备的冷却水,配制电镀液等。集成电路生产过程中的80%的工序需要使用超纯水清洗硅片,水质的好坏与集成电路的产品质量及生产成品率关系很大。水中的碱金属(K、Na等)会使绝缘膜耐压不良,重金属(Au、Ag、Cu等)会使PN结耐压降低,Ⅲ族元素(B、Al、Ga等)会使N型半导体特性恶化,Ⅴ族元素(P、As、Sb等)会使P型半导体特性恶化,水中细菌高温碳化后的磷(约占灰分的20-50%)会使P型硅片上的局部区域变为N型硅而导致器件性能变坏,水中的颗粒(包括细菌)如吸附在硅片表面,就会引起电路短路或特性变差。集成电路生产对超纯水水质的要求见附表2。

沛亿半导体/电子行业超纯水系统工艺流程

根据客户需求,沛亿半导体/电子行业超纯水系统可采用以下两种制水工艺流程,两种流程产水水质均可满足半导体/电子行业超纯水水质标准。

制水工艺流程1(传统工艺):反渗透与离子交换相组合的工艺方式,其基本流程为:原水→机械过滤器→活性炭过滤器→树脂软水器(或阻垢计量加药系统)→精密过滤器→高压泵→反渗透设备→纯水箱→紫外灭菌仪→加压泵→(复床)混床→精密过滤器→用水点。

制水工艺流程2(最新工艺):反渗透与电去离子(EDI)相组合的工艺方式,这是一种制取超纯水的最新工艺,也是一种环保、经济、发展潜力巨大的超纯水制备工艺,其基本工艺流程为::原水→机械过滤器→活性炭过滤器→树脂软水器(或阻垢计量加药系统)→精密过滤器→高压泵→反渗透设备→纯水箱→紫外灭菌仪→加压泵→电去离子(EDI)→精密过滤器→用水点。

集成电路超纯水工艺流程
1.进水泵浦(交替运转)10.254nm紫外线杀菌器
2.活性碳过滤器11.阳离子床
3.软化过滤器12.阴离子床
4.精密过滤器13.0.45电子级滤芯
5.抑垢剂用泵14.185nm紫外线杀菌器
6.高压增压泵15.增压输送泵
7.RO单元16.精炼混合床
8.贮存槽17.254nm紫外线杀菌器
9.纯水输送泵18.0.2um电子级滤芯
注:上列流程谨供参考

沛亿半导体/电子行业超纯水系统特点

半导体/电子行业超纯水系统工程实例

半导体/电子行业超纯水系统(预处理部分)

半导体/电子行业超纯水系统(预处理部分)

半导体/电子行业超纯水系统(EDI部分)

半导体/电子行业超纯水系统(EDI部分)

附表1:显像管、液晶显示器用超纯水水质要求

项目单位电阻率细菌微粒TOCNa+K+CuFeZn
MΩ.cm(25℃)个/ml个/mlmg/Lμg/Lμg/Lμg/Lμg/Lμg/L
黑白显像管≥5≤5≤10(Φ>0.5μ)≤0.5≤10≤10≤8≤10≤10
彩色显像管≥5≤1≤10(Φ>1μ)≤0.5≤10≤10≤10≤10≤10
液晶显示器≥5 ≤1≤10(Φ>1μ)≤1≤10≤10≤10≤10≤10

附表2:集成电路(DRAM)对超纯水水质的要

集成电路(DRAM)集成度16K64K256K1M4M16M
相邻线距(μm)42.21.81.20.80.5
微粒直径(μm)0.40.20.20.10.080.05
个数(PCS/ml)<100<100<20<20<10<10
细菌(CFU/100ML)<100<50<10<5<1<0.5
电阻率(MΩ.cm,25℃)>16>17>17.5>18>18>18.2
TOC(ppb)<1000<500<100<50<30<10
DO(ppb)<500<200<100<80<50<10
Na+(ppb)<1<1<0.8<0.5<0.1<0.1

附表3:电子级水的技术指标

指标/级别EW-ⅠEW-ⅡEW-ⅢEW-Ⅳ
电阻率
MΩ.cm(25℃)
18以上(95%时
间)不低于17
15(95%时间)
不低于13
120.5
全硅,最大值,μg/L210501000
>1μm微粒数,最大值,个/mL0.1510500
细菌个数,最大值,个/mL0.010.110100
铜,最大值,μg/L0.212500
锌,最大值,μg/L0.215500
镍,最大值,μg/L0.112500
钠,最大值,μg/L0.5251000
钾,最大值,μg/L0.525500
氯,最大值,μg/L11101000
硝酸根,最大值,μg/L115500
磷酸根,最大值,μg/L115500
硫酸根,最大值,μg/L115500
总有机碳,最大值,μg/L20100200l000