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濕電子化學品又稱工藝化學品,是指主體成分純度大于 99.99%,塵埃顆粒粒徑控制在 0.5μm 以下,雜質含量低于ppm級的化學試劑,是目前所有化學試劑中對顆粒控制、雜質含量要求最高的試劑。濕電子化學品主要作用為清洗劑被廣泛應用于微電子、光電子濕法工藝中,其核心要素為超高潔凈度和超低雜質含量,因而它對原料、純化方法、配方工藝、容器、生產設備、環境控制、測試和運輸設備等都有極為嚴格的要求。為了區分不同等級的濕電子化學品,國際半導體設備和材料組織(SEMI)通過濕電子化學品中金屬雜質含量、控制粒徑范圍和顆粒個數等各項指標將濕電子化學品劃分為 G1-G5 五個等級,其中G5 等級的濕電子化學品要求最高,金屬雜質濃度需達到10ppt級別,一般用于半導體行業高端集成電路,對應 12 英寸的晶圓制備為主。G1等級的濕電子化學品要求最低,金屬雜質濃度僅需達到10ppm級別,控制粒徑大于等于1.0 μm,顆粒個數小于等于25個/mL 即可,對應下游行業為分立器件和太陽能電池板。中間的G2-G4等級濕電子化學品主要用于面板行業和半導體行業中中低端集成電路。
1.G5級別的極致要求:
G5是當前最高級別,主要用于先進制程(如小于0.09μm或90nm,以及更先進的12英寸晶圓制造),其要求極為苛刻:
金屬雜質含量:通常要求單項金屬雜質含量小于1 ppt,總金屬雜質含量小于10 ppt。
陰離子雜質:如氯離子(Cl?)、硫酸根離子(SO?2?)等也需嚴格控制,一般要求在1-10 ppb級別。
顆粒控制:要求大于0.5μm的顆粒數少于1個/mL,部分高端應用甚至對大于0.2μm的顆粒數有極嚴限制。
電阻率:在25°C時,電阻率需達到18.2 MΩ·cm(接近理論純水的電阻率值),以確保極低的離子含量。
2.不同工藝環節的要求差異
前端關鍵工藝(如晶圓制造中的清洗、蝕刻、光刻等):通常需使用G4及以上級別的化學品,尤其是涉及柵極、介質層、淺溝槽隔離等關鍵結構的步驟。先進制程(如28nm、14nm及更小)往往要求G5級別。
后端工藝及封裝:對純度的要求相對前端制造可適當放寬,可能會使用G3或G4級別的產品。
3.解讀SEMI標準
SEMI標準由國際半導體產業協會制定,是全球半導體行業公認和廣泛采用的標準。它主要通過對金屬雜質含量、顆粒含量和控制粒徑的嚴格控制,來定義濕電子化學品的純度級別,以適應不同線寬的集成電路制造工藝。
數字和等級的關系:在SEMI標準中,數字編號(如C1, C7, C8, C12)和Grade等級(如Grade1, Grade2)是聯合使用、一一對應的。例如,SEMI-C1標準對應的是Grade1級別的化學品。通常,數字越大或Grade等級數字越小,代表的純度要求越高。例如,C12 (Grade4) 的要求遠比C1 (Grade1) 苛刻。
“C12”與“Grade5”:您可能會注意到表格中出現了“C12 (Grade4)”和“Grade5”。在一些資料中,Grade5被視為最高等級,適用于更先進的制程(如線寬<0.09μm)。它有時也被單獨列出,表明其技術指標通常由供需雙方協商確定,代表了當前最頂尖的水平。
4.其他標準體系
除了SEMI國際標準,市場上還存在一些區域性或企業標準:
國內標準:中國國內有一些歷史形成的標準,如BV系列標準(如BV-III, BV-IV等)。這些標準與國際SEMI標準有大致對應關系,但SEMI標準在國際上更通用和權威。
其他國外標準:例如歐洲的德國默克(Merck)標準、日本的關東化學(Kanto)和和光純藥工業(Wako)標準等,這些通常在某些特定區域或領域內有其影響力。
5.技術挑戰與分類 制備G5級別的濕電子化學品技術門檻極高,目前核心技術主要掌握在歐美、日韓等少數企業手中。 技術難點主要在于: ·超高純純化技術:如何將金屬雜質穩定地控制在ppt級別。
·超潔凈包裝與儲存技術:防止二次污染。
·分析檢測技術:準確測量ppt級別的雜質含量。
·批次穩定性控制:保證大規模生產的產品質量一致。
目前,國內濕電子化學品產業在G2、G3級別已較為成熟,但G4及以上更高端的產品仍很大程度上依賴進口,國產替代空間廣闊。
根據觀研報告網發布的《中國濕電子化學品市場發展態勢分析與投資戰略預測報告(2023-2030年)》顯示,從大類來分,一般可劃分為通用濕電子化學品和功能濕電子化學品。根據中國電子材料行業協會數據,通用濕電子化學品占比88.2%,其中過氧化氫占比16.7%,氫氟酸占比16%,硫酸占比15.3%,硝酸占比14.3%。功能濕電子化學品占比11.8%,其中MEA等極性溶液占比3.2%,顯影液(半導體用)占比2.7%,蝕刻液(半導體用)占比2.2%。
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