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半导体电子化学品及相关标准
半导体制程工艺主要包括清洗、镀膜、抛光、曝光、显影、刻蚀、去胶等,制程中要用到各类高纯化学试剂和配方型化学品。据SEMI报道,2020年半导体制程材料市场规模为553亿美元,其中湿式化学品、光刻胶及其配套试剂、抛光材料占比和为26%。
半导体电子化学品
总体来看,半导体化学品包括单一组分的高纯化学试剂,如酸、碱、溶剂等;混合组分的功能性湿式化学品,如清洗液、刻蚀液、电镀液、光刻胶、稀释剂、显影液、抛光液等。如:
1.在硅片加工厂液态工艺用化学品主要有以下几类:酸、碱、溶剂
①酸
以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用途:
a.HF刻蚀二氧化硅及清洗石英器皿
b.HCl湿法清洗化学品,2号标准液一部分
c.H2SO4清洗硅片
d.H3PO4刻蚀氮化硅
e.HNO3刻蚀PSG(含磷SiO2)
②碱
在半导体制造中通常使用的碱性物质
a.NaOH湿法刻蚀
b.NH4OH清洗剂
c.KOH正性光刻胶显影剂
d.TMAH(氢氧化四甲基铵)显影剂
③溶剂:是一种能够溶解其他物质形成溶液的物质。
半导体制造中常用的溶剂:
a.去离子水清洗剂
b.异丙醇IPA清洗剂
c.三氯乙烯清洗剂
d.丙酮清洗剂
e.二甲苯清洗剂
f.PGME、PGMEA溶剂
2.清洗液
3.刻蚀液
4.制程化学品
电子化学品国内现状
目前G1级超净高纯试剂主要应用于光伏领域,是国产产品的主要市场,已完全国产;
G2级主要用于分立器件、LED制造以及平板显示领域,已实现大部分国产化;
G3级主要用于LED、平板显示以及部分集成电路,已实现部分国产化,能满足大部分LED、显示领域的生产需求;
G4、G5级主要用于集成电路,对试剂纯度要求较高,目前自给率较低,SEMIG5等级,高纯试剂及光刻胶等,基本处于国外技术垄断。
污染物种类及控制
常见污染物种类:不溶性微粒子、金属离子及阴离子、化学物质,有机+无机污染物、细菌及微生物、空气中分子污染物AMC等。来源主要为原材料引入、管路or容器滋生、大气引入、人体引入。
因此,颗粒污染物的控制措施为:1.颗粒及污染物控制;2.过滤纯化。
1.避免引入
采用高纯度原材料
工艺闭环
采用超净容器、管路,如PVC、PFA等
保持生产环境洁净度
防护措施,无尘服、手套等
2.过滤及纯化
多级过滤:预过滤+RO反渗透+EDI+高纯树脂过滤+终端过滤(纯水为例)
蒸馏精馏
分子筛吸附(金属)
关键指标:
1.金属离子+颗粒数;
2.根据产品特点的其他技术指标。
相关标准:
1.1975年,SEMI标准,目前公认标准;
2.1978年德国E.Merck制定的MOS标准,目前演化为欧洲试剂标准;
3.以日本关东化学公司,和光纯药工业公司为代表的日本试剂标准;
4.?在国内20世纪90年代后期,北京化学试剂所提出的BV标准;
5.其他标准,如ISO,GB内相关标准。
一、SEMI标准
对应集成电路不同技术水平,所需要湿电子化学品的标准越高,纯度和洁净度的要求也就越高。
SEMIG5是目前国际SEMI标准化组织针对IC制造中的对湿电子化学品标准等级要求的最高等级。
G5能满足<0.09μm的大规模集成电路和超大规模集成电路制造。
SEMI标准-检测手段
检测项目
检测的项目包含:
1.颗粒:液体颗粒计数仪(LiquidParticleCounter,LPC),原理:光散射法;
2.金属:ICP-MS,电感耦合等离子体质谱;
3.其他项目:如阴离子、水分含量、UV-VIS等。
二、Merck标准
德国E.Merck集团(现BASF集团)采用,世界上第一个制订和公布标准的公司,全球重要的电子级化学品供应商。
三、国内BV标准
20世纪90年代后期,北京化学试剂所提出BV标准。
四、参考标准
ISO11500:2008Hydraulicfluidpower-Determinationoftheparticulatecontaminationlevelofaliquidsamplebyautomaticparticlecountingusingthelight-extinctionprinciple.
ISO21501-2:2007Determinationofparticlesizedistribution—Singleparticlelightinteractionmethods—Part2:Lightscatteringliquid-borneparticlecounter.
ASTMD5127StandardGuideforUlt
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