前不久,美國總統(tǒng)拜登簽署了《2022芯片與科學(xué)法案》,不僅加大投入試圖提升美國的芯片技術(shù)研發(fā)和制造能力,同時還設(shè)置“中國護欄”條款,試圖逼迫芯片企業(yè)選邊站隊,限制企業(yè)在中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。事實上,中國芯片產(chǎn)業(yè)被卡脖子由來已久,原料方案、技術(shù)關鍵技術、供應(yīng)鏈等方方面面深受外國掣肘,甚至是我們最常見的“水”。
耗水的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)
半導(dǎo)體行業(yè)是一個非常耗水資源的行業(yè)深入，一塊2g重的芯片,大概需要耗水32kg技術研究，一張12寸的硅片,需要耗水8噸，許多半導(dǎo)體行業(yè)的企業(yè)開展研究，如臺積電姿勢，一天要用掉15萬噸水,英特爾，一年要用掉3400萬噸水,等于每年吸干2.5個西湖首要任務。一個大型Fab工廠綠色化，在半導(dǎo)體制造過程中每天需使用5～6萬噸水，接近一個百萬人口城市每天的用水量發展，這也是為什么在環(huán)保要求苛刻的歐洲保持穩定，至今沒有規(guī)模化的半導(dǎo)體制程工廠的原因面向。
水在半導(dǎo)體制程工藝中支撐作用，主要用在清洗工藝中，占總用水量的75%互動式宣講，其他作用還包括效高性，冷凝塔用水，廢棄處理用水自動化。
清洗是半導(dǎo)體制造過程中使用最多的工藝步驟之一節點。據(jù)估計，大概有30% 的工藝步驟是為了清洗硅片或做硅片表面準(zhǔn)備落地生根。
什么是半導(dǎo)體超純水
半導(dǎo)體所用的水是潔凈度超高的“超純水”的特點。當(dāng)然,這里的水指的并不是我們?nèi)粘Ｉ钪械淖詠硭?而是“超純水”健康發展。
超純水是指電阻率達到18 MΩ*cm(25℃)的水。這種水中除了水分子外,幾乎沒有什么雜質(zhì),更沒有細菌大數據、病毒長效機製、含氯二噁英等有機物,也沒有人體所需的礦物質(zhì)微量元素,也就是幾乎去除氧和氫以外所有原子的水。
我們拿醫(yī)用純水來對比了解一下半導(dǎo)體級超純水標(biāo)準(zhǔn)有多嚴苛：
如何制備半導(dǎo)體純水
半導(dǎo)體制程猶如一只“水老虎”,無論是光刻熏蒸,曝光顯影,高溫擴散還是濕法刻蝕,都需要消耗大量的超純水數字技術。超純水的制備奮戰不懈，需要濾除的，除了會造成硅片表面缺陷的微小固體顆粒物措施，還有金屬離子大大縮短、氣泡和細菌有機物三大類污染物。
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| 金屬離子 影響器件的閾 值電壓 | 氣泡 干擾硅片的氧 化覆膜 | 細菌有機物 引起PN結(jié)短路 漏電 |
簡單來說緊密相關，半導(dǎo)體工廠制備超純水就是先把自來水制成純水更默契了，再將純水制成超純水
過濾首先濾除的是固體顆粒、懸浮物和膠體培訓，使用多介質(zhì)過濾器和超濾設(shè)備將這些雜質(zhì)去除不合理波動，同時加入活性炭過濾器，吸附有機物重要工具， 用亞硫酸氫鈉積極拓展新的領域，去除游離氯等氧化性物質(zhì)。
完成初步過濾后更優質，還要進行2次反滲透過濾相對開放，進行脫鹽，以去除水中各種無機鹽 脫穎而出，以及逃出的有機物和微生物拓展應用。至此，預(yù)處理完成廣泛應用。
在預(yù)處理之后關註度，進入主處理階段新產品。此階段除了前面的過濾和逆滲透壓去完善，還包括紫外燈照射滅菌，和氧化分解有機物長遠所需，進一步降低水體中的有機碳成分 求索。同時還需要連續(xù)電解除鹽技術(shù)，來解決水中剩余的陰陽離子規模。最后用真空除氣機穩定發展，和去 除水中的各類溶解氣體。到這里聯動，自來水已經(jīng)變成了純水增持能力，暫時儲存在充滿氮氣的純水罐中共同努力，
從純水到超純水，需要進行“水拋光”處理追求卓越，簡單來說就是重復(fù)前面2步的操作逐漸完善，把之前使用過的各類凈水裝置繼承到一個密閉的管道系統(tǒng)中，讓純水在改系統(tǒng)中高速循環(huán)合理需求，在使用點設(shè)置閥門是目前主流，需要使用時即可取出。
制備超純水過濾解決方案
基于半導(dǎo)體超純水對芯片生產(chǎn)的重要程度且需求量之大高質量，在在制備半導(dǎo)體級超純水時如何選擇過濾材料充分發揮，成為廠家非常關(guān)心的問題。
預(yù)處理：微濾過濾工藝標(biāo)準(zhǔn)管理。微濾能截留0.1～1微米之間的顆粒設計，微濾膜允許大分子有機物和無機鹽等通過，但能阻擋住懸浮物基礎、細菌提供堅實支撐、部分病毒及大尺度的膠體的透過。其最主要的器材是微濾膜高產。一般凈水器的第一級PP棉濾芯信息化技術，精度都為5μm。
HF系列——大流量折疊濾芯
HF系列大流量濾芯采用深層精細聚丙烯纖維膜為主過濾層良好，擁有6"大直徑逐步顯現，單向開口由內(nèi)到外的液體流向，保證顆粒物攔截在濾芯內(nèi)部引領，超大流量的設(shè)計快速增長，減少濾芯和過濾器的使用量，節(jié)約了設(shè)備投入成本占，適應(yīng)超純水預(yù)過濾需求高質量。
主處理：超濾標(biāo)準(zhǔn)過濾工藝。超濾微孔為0.01微米激發創作，能濾除水中的細菌前景、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)增幅最大，同時配合水系脫氣模組共享應用，濾除水中的O2和CO2氣泡。
SAA系列——折疊濾芯
SAA系列折疊濾芯針對高流量要求使用場合標準。高度非對稱的PS濾膜結(jié)構(gòu)為濾芯提供了高流量示範推廣、高納污量和穩(wěn)定的截留效率，實驗證明，SAA系列濾芯壽命遠大于普通PS產(chǎn)品大幅增加，大大降低了濾芯更換周期特性。
精制處理：納濾精度過濾工藝標(biāo)準(zhǔn)。納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動膜分離過程等特點，納濾膜的孔徑范圍在幾個納米左右更加完善。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來，是膜分離技術(shù)的一種新興領(lǐng)域建設應用，其分離性能介于反滲透和超濾之間支撐作用，允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜，從而達到分離的效果動力。
SAB系列——高精度折疊濾芯
SAB高精度系列折疊濾芯同時，選用高精度PES濾膜結(jié)構(gòu)在保證高流量、高納污量的同時提供很高的截留效率效高性，HDPE骨架具有良好的化學(xué)兼容性及低金屬殘留模式。
脫氣模組——大流量折疊濾芯
水體系中的脫氣膜組件采用Darlly的超疏水改性PP制成的中空纖維膜結(jié)構(gòu)，可進行PPB級別的脫氣要求提升，也可極限脫除高品質，具有高通量，高脫氣效率的特點支撐能力，在超純水中去除O2和CO2有著廣泛的應(yīng)用資源優勢。
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