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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