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半导体哪些场景需要使用超纯水

2024年11月16日 13:59 浏览：52 来源：小萍子

什么是超纯水

超纯水是经过高度纯化的水，其电阻率接近理论极限（约 18.2 MΩ·cm），基本不含任何离子、有机物、颗粒物和微生物。这种高纯度的水可用于半导体制造中的各种清洗和工艺步骤，以防止任何可能影响芯片性能的污染物残留。

半导体工业对超纯水的质量要求极为苛刻，需要满足特定的电导率、微粒含量、微生物水平以及总有机碳等参数的标准。台积电等领先制造商通常要求超纯水达到全球最高标准，以确保制造过程的可靠性和芯片的高性能。

哪些场景需要使用超纯水

台积电在芯片制造工艺中广泛使用超纯水，超纯水是半导体制造过程中不可或缺的关键资源。它的使用对制造工艺的各个环节至关重要，尤其在确保晶圆的洁净度和工艺的精确性方面。

晶圆清洗：晶圆清洗是超纯水使用量最大的环节之一。每一块晶圆在多个制造步骤中都需要进行清洗，以去除表面上的颗粒物、化学残留物和其他污染物。这些清洗步骤包括初始清洗、工艺中间清洗和最终清洗等，确保晶圆在各个工艺环节之间保持洁净。
蚀刻后清洗：在蚀刻过程中，化学物质会选择性地去除晶圆上的特定材料，之后的清洗步骤用超纯水冲洗蚀刻残留物，以防止任何残余物质影响下一步工艺。
光刻胶去除：光刻工艺中，光刻胶用于掩膜和图案转移。在曝光和显影之后，需要去除光刻胶，通常采用化学剂加超纯水清洗，以确保表面没有任何残留。
化学机械抛光（CMP）后的清洗：CMP 工艺用于平整晶圆表面，使其达到纳米级的平整度。抛光后，超纯水用于冲洗抛光液和抛光产生的残留物，确保表面不受污染。
冷却和稀释：在某些化学工艺中，超纯水用于冷却反应器或稀释高浓度的化学溶液，防止工艺设备因高温或高浓度化学品而受损

半导体越先进，水消耗强度越大

随着半导体技术的进步，半导体上的晶体管和其他微小结构变得更加精密。这需要使用更多的超纯水来进行清洗、刻蚀、沉积等工艺步骤。相应的，单位半导体产品的耗水量（即产品耗水强度）也显著增加。根据标普全球的测算，自从台积电的半导体制程在 2015 年达到 16nm 以来，每片晶圆的耗水量已经增加了 35%。