半导体工业超纯水的技术指标及其制备概述

戴梅红 陕西中电精泰电子工程有限公司无锡分公司

1 引言

半导体工业，作为全世界范围内综合国力的体现形式之一，其具有研发成本高、技术要求高等特点。想要以最低成本获取最高价值，在借鉴先进技术的同时，需从技术指标要求入手来对超纯水制备技术运用效果进行优化调整，进而达到高精度使用控制预期。

2 研究半导体工业超纯水技术指标与制备的现实意义

作为我国重要的进口商品之一，半导体工业电子芯片。因对其研究起步较晚，可供提升的空间很大。为实践科技兴国道路，相关建设者应加大自主研发半导体芯片力度。此过程，超纯水与其他行业超纯水不同，水质要求非常高，是自主研发半导体芯片道路上的重要阻碍。为此，相关人员应在明确半导体工业超纯水技术指标要求情况下，对制备技术进行更进一步的优化控制。

3 半导体工业超纯水的技术指标要求

半导体工业中的超纯水（Ultrapure water），又名UP水，其除了水分子外，几乎没有其他杂质。这就意味着超纯水没有病毒、细菌以及含氯二噁英等有机物质，是电阻率为18（MΩ×cm）的水。在生产制造半导体工业时，电子元器件对超纯水使用水质要求高。市场环境变化使得元器件尺寸缩小与精细度上升，使得超纯水水质与水量的技术指标不断提升。然而，超纯水生产过程，只要微粒子、电阻率、TOC 以及气泡其中一个指标出现略微差异，就会使半导体元器件生产的合格率下降。为此，制备技术人员应严格按照ITRS浸没式超纯水制备要求进行生产控制。然而，掌握这一制备技术的生产厂家多是国外企业，自主研发还有很长一段路要走。相关建设者应从现有研究成果基础上，对制备技术进行不断优化，进而落实现代化经济建设背景下全面发展进程[1]。

4 半导体工业超纯水的制备技术控制

4.1 颗粒物去除工艺

经对超纯水制造颗粒物的去除工艺使用情况进行分析，发现虽然能够采用过滤或是吸附方法进行去除，但不同颗粒物不同尺寸对工艺处理需求存在差异。在以往，纯水制造过程的颗粒物处理多借助多介质过滤器（MMF）+活性炭过滤器（ACF）来完成。

但在制造半导体使用超纯水时，颗粒物尺寸控制要求更高，高达50nm微粒子。故而，采用以往纯水制造方法无法满足需求，还要利用精密膜过滤装置对颗粒物进行微小尺寸处理。还可使用UF（超滤）、NF（纳滤）、MF（微滤）以及反渗透（RO）等处理工艺。这里的超滤UF能够将过滤孔径控制在0.01μm～0.02μm之间；微滤MF，能够将孔径控制在0.02μm～10μm；反渗透工艺，可将孔径控制在0.0001μm～0.001μm之间。如此，站在理论角度进行的膜过滤装置组合，就能满足去除超纯水中颗粒物的规范标准要求。值得注意的是，当处理工艺完成后，还要对前期阶段处理工作开展散落的微小颗粒进行深度处置，以提高微粒子精度控制效果。

4.2 脱盐工艺技术

半导体工业超纯水中的脱盐工艺是指，除去水中离子的操作。其中电阻率是水中离子的重要含量，需采用RO浓缩工艺，通过工艺与电子离子工艺来交换离子树脂等操作。由于半导体工业使用的超纯水对电阻率要求非常高，电阻率要超出18（MΩ×cm），因此，常规单一工艺手段难以达到几乎不含离子这一要求。通常情况下，制备过程要联合几种工艺，如树脂+RO+EDI等。此外，各地提供自来水中的离子含量存在差异，脱盐工艺技术应用人员应结合不同情况对工艺组合形式进行调整。这样一来，当颗粒物除去的初级阶段，就可着手有效的脱盐工艺操作。

4.3 有机物去除工艺

半导体工业超纯水来自自来水，但由于我国自来水规定无TOC标准，所代表的有机物含量指标为CODmn，限值为3ppm。而且，自来水常规TOC多在1ppm～3ppm之间。因此，处理TOC过程需多级工艺来达到目标水质。目前，可供选择的工艺包括：UF、ACF、EDI以及RO等。采用这些工艺进行前端处理后，就可将TOC值降低至10ppb～30ppb以内。此后，经TOC-UV灯的处理就可将TOC值控制在1ppb以下，进而达到半导体工业使用超纯水的水质要求，最终助力超导体芯片的生产制造。

4.4 脱气工艺

通常情况下，脱气工艺多采用物理、热力、膜脱气以及化学脱气方法。以物理脱气工艺过程为例，经物理搅拌来去除水中具有溶解性的二氧化碳。热力脱气，就是利用高温去除水中溶解性气体。膜脱气，作为较为先进的工艺方法，其可通过增水纤维膜来分离液相与气相。而后，经对气相的抽真空处理来去除气体。此时，液相中的气体就会扩散至气相环境，就可达成去除水中溶解性气体目标[2]。

5 结语

综上所述，半导体工业发展不可获取的超纯水制备，因微粒子尺寸要求高、制备难度大，是阻碍行业快速稳定建设的关键因素。为此，相关建设者应在明确技术指标要求情况下，对颗粒物去除工艺、脱盐工艺技术、有机物去除工艺以及脱气工艺进行高效控制，以使超纯水生产制备达到半导体芯片的使用预期。