半导体行业用水标准

半导体行业用水标准 Prepared on 22 November 2020

电子行业水质标准

1.电子工业与超纯水

在半导体制作工艺中，80%以上的工序要经过化学处理，而每一道化学处理都离不开超纯水；在硅片的处理工序中，一半以上的工序经过超纯水清洗后便直接进入高温处理过程，此时如水中含有杂质便会进入硅片，造成器件性能下降成品率低。

电子工业提出的超纯水电阻率≥18MΩ.cm (25℃),已极其接近理论纯水水质 M Ω.cm(25℃)。对电解质、DO、TOC、SIO2、颗粒及细菌等技术指标提出更高要求。如256 兆位的动态随机储存器生产工艺，光刻线条宽已达微米,要保证这一指标,超纯水中颗粒径就得≤μm,而且≥μm 不得超过500 个/升超纯水。

2、水质标准

超纯水水质标准大多数由中科院半导体所主要制定。

电子级水国家标准:详见表

3、超纯水中杂质的污染源

制备超纯水的水源

由于水是一种溶解能力很强的溶剂,因此天然水中含有各种盐类和化合物,溶有CO2, 还有胶体(包括硅胶和腐殖质胶体),天然水中还存在大量的非溶解性质,包括粘土、砂石、细菌、微生物、藻类、浮游生物、热源等等。

材料的影响:

制备超纯水的材料设备的材质都是用金属和塑料制成的,金属在水中会有痕量溶解,造成金属离子污染。一些高分子材料在合成时常常加入各种添加剂、增塑剂紫外吸光剂着色剂，引入大量的金属、非金属杂质、同时还会带来有机污染。

材质的污染主要以污染值来衡量，所谓污染值是指，单位面积的材料使单位体积的纯水电阻率的增加值。表分别列出了各种材料的污染值和TOC 的溶出值。

表各种材料的污染值(TOC 的溶出值)

4水的电阻值

在测定水的导电性能时，与水的电阻值大小有关，电阻值大，导电性能差，电阻值小，导电性能就良好。根据欧姆定律，在水温一定的情况下，水的电阻值R大小与电极的垂直截面积F成反比，与电极之间的距离L成正比。

水的电阻率的大小，与水中含盐量的多少，水中离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关。因此，纯净的水电阻率很大，超纯水电阻率就更大。水越纯，电阻率越大。

水的电导率

由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在，当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用。水的导电能力的强弱程度，就称为电导度S （或称电导）。电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的一个重要指标。水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导度越小。超纯水几乎不能导电。电导的大小等于电阻值的倒数。即S=1/R，S=(1/ρ)·(F/L)。1/ρ就称为电导率，其国际制单位为西·米-1(S·m-1)

理论上,水中由于水本身的电解作用而只存在两种离子即 H+和OH-, 其浓度如下[H+] = [OH-] = 10-7 eq/l (or 10-10 eq/ml)

这些浓度的离子经计算而得到理论的电导率为:

=S/cm 在 25°C

电阻率为电导率的倒数,所以

R=18. 2MΩ.CM在25°C

电阻率的检测:电阻率在线测试仪(中科院半导体所参加起草制定)

电阻率是指在一定的温度下,边长1cm 的立方体水,其相对的两侧面之间的电阻,其单位是欧姆.厘米(Ω.cm)。水的电导率是电阻率的倒数，单位是西门子/厘米（s/cm）。4．3水的温度与电导率关系

影响水的电阻率值的因素很多,例如测量方法、电极方向、电容效应、极化效应、水的纯度、测量温度等。超纯水的测量必须采用带温度补偿的仪器进行在线测试，而且定期到法定机构计量校正。

温度校正是将测量的电阻率值换算到25℃时的电阻率值，以便于比较不同水质。

表4. 1 水的温度(t)、电导率K、电阻率及温度系数K 的关系

纯水的电导率象征水中有导电能力的各种可溶性的电解质的含量,因此,通过测量水的电导率值可以近似的换算成总溶解性固体,此法换算出来的总溶液解性固体值对水处理设计仍然是重要的参考数据。

表4. 2 水的电导率\电阻率与溶解性固体之间的关系

超纯水电阻率与温度的关系

电阻率

(兆欧.厘米) 温度(摄氏度)

01020304050607080900

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CO2对超纯水的影响pH=

时间(分钟)

电阻率