הסיבה העיקרית לתעשיית המוליכים למחצה יש דרישות איכות מים גבוהות במיוחד

דרישות לניקוי דיוק

ייצור מוליכים למחצה כרוך בתהליכים קריטיים כמו פוטוליתוגרפיה, תחריט ותצהיר. מים Ultrapure משמשים לניקוי חלקיקים, יוני מתכת וחומר אורגני שנותרו על פני השטח. כל זיהום עקבות יכול לגרום למכנסיים קצרים או כשל במכשיר.

With chip line widths reaching the nanometer scale (e.g., the 3nm node), a single particle (>10 ננומטר) במים עלול לפגוע במבני המעגלים, וכתוצאה מכך ירידה בתשואה.

הפרעות בתגובה כימית

יוני מתכת (כגון Fe₃⁺ ו- Cu₂⁺) במים יכולים להגיב כימית עם חומרים מוליכים למחצה, ליצור זיהום מתכת בלתי הפיך ולהשפיע על ביצועי צומת P-.

אלמנטים מסוימים כמו בורון (ב) וסיליקון (SiO₂) יכולים לשנות את תכונות פני השטח של הוופל, מה שמוביל לסטיות דיוק של ליטוגרפיה או להיווצרות פגמים בנקודות מים.

משפיעים על גורמים ותוצאות

• חיידקים חלקיקים

חיידקים חלקיקים יכולים לגרום למעגלים פתוחים או קצרים במהלך תהליכי חמצון, דיפוזיה, תצהיר ומתכות. תהליכי טמפרטורה גבוהים - יכולים להשפיל מאפייני צומת PN של פליקי סיליקון, מה שמוביל למומים בפוטוליטוגרפיה, היווצרות חור, והידבקות פוטוריסטית לקויה. חיידקים מתים הם חלקיקים, ואילו חיידקים חיים נצמדים בקלות לשבב, וביצוע ביצועי מכשירים משפילים. יתר על כן, אפר הפטריות מכיל מתכות עקבות שונות. בטמפרטורות גבוהות, מתכות אלה יכולות להתפזר בקריסטל השבב, ולהשפיע על מאפייני צומת PN של פליקי סיליקון. בדרך כלל קוטר קוקסי בקוטר 1-2 מיקרומטר, ואילו באסילי באורך 1-4 מיקרומטר ורוחב 0.5 מיקרומטר.

• סיליקון/בורון

תפוקת השבבים מופחתת.

• מתכות אלקלי, מתכות אדמה אלקליין ומתכות כבדות

אלה יכולים לגרום למומים בצומת מוצרים ולהשפיל את מתח הפירוק הדיאלקטרי של סרט תחמוצת השער, מה שמוביל לדליפה ופירוק. מתכות אלקלי (ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום, צזיום ופרנסיום, אלמנטים קבוצתיים IA בטבלה התקופתית); מתכות אדמה אלקליין (אלמנטים בקבוצה IIA בטבלה המחזורית, כולל שש מתכות כמו בריליום, מגנזיום ותוריום). מתכות כבדות (מתכות עם כוח משיכה ספציפי גדול מ- 5, כ -45 מהן כוללות נחושת, עופרת, אבץ, ברזל, קובלט, ניקל, מנגן, קדמיום, כספית, טונגסטן, מוליבדן, זהב וכסף).

• חמצן מומס

זה מקדם את היווצרותו מוקדמת של סרט תחמוצת על פני פליקי הסיליקון. דווח כי אפילו חמצן המומס במים יכול להשפיע על ביצועי הניקוי.

• TOC

זה יכול לגרום להתפרקות דיאלקטרית של סרט תחמוצת השער, ולהשפיל את הביצועים החשמליים של מכשירי כוח. ל- TOC קולואידי יש את המאפיינים של חומר חלקיקי. הפחמן ב- TOC משפיע גם על המאפיינים של מכשירי מוליכים למחצה.

• יוני מתכת

משפיעים על מאפייני הפירוק ההפוך של צומת ה- PN, מה שמגדיל את זרם הדליפה.

התנגדות ובקרת יונים

התנגדות למים אולטרה -אולטרה -אולטרה -אולטרהור חייבת להיות גדולה יותר או שווה ל 18.2 MΩ · ס"מ (ב 25 מעלות) כדי להבטיח כי שום יונים חופשיים לא מפריעים לביצועים חשמליים.

תכולת יון מתכתית (למשל, Fe, Cu) חייבת להיות מתחת ל 0.001 עמודים לדקה, ותכולת הסיליקון חייבת להיות פחותה או שווה ל 0.005 עמודים לדקה כדי למנוע זיהום משקעים.

חומר אורגני ומגבלות מיקרוביאליות

סך הפחמן האורגני (TOC) חייב להיות פחות או שווה ל 0.5 PPB כדי למנוע חומר אורגני מלהפחם ויצירת חלקיקים מוליכים במהלך תהליכי טמפרטורה גבוהים {}}.

עיקור קפדני (תכולת חיידקים פחות או שווה ל- 1 CFU/L) נדרשת כדי לבטל את הסיכון לזיהום ביופילם בחדרי נקי.

תשואה - מתאם עלות

רקיק יחיד יכול לעלות עשרות אלפי דולרים, והפסדי תשואה הנגרמים כתוצאה מפגמים באיכות המים יכולים לגרום להפסדים כלכליים של מיליוני דולרים.

יצרנים בינלאומיים מובילים (כמו TSMC וסמסונג) שילבו בקרת איכות מים אולטרה -אפורה במדדי ביצועי שרשרת האספקה.

הכוח המניע מאחורי איטרציה של תהליכים

לתהליכים מתקדמים (כגון טרנזיסטורים GAA וליתוגרפיה של EUV) סובלים מסובלנות לטומאה נמוכה יותר, מה שמניע את השדרוג המתמשך של תקני מים אולטרה -אולטרה (כגון ASTM - D5127).

טכנולוגיית אריזת תלת מימד דורשת מי טוהר גבוהות יותר- טוהר לניקוי רב - מבנים מוערמים בשכבה, מה שמגדיל באופן אקספוננציאלי את הסיכון לשאריות טומאה.

באמצעות בקרה ממדית Multi - קפדנית, מים אולטרה -אפריים הפכו ל"חומר גלם "ליבה בייצור מוליכים למחצה, ואיכותם קובעת ישירות את ביצועי השבבים והתחרותיות בתעשייה.