芯片制造为什么要使用超纯水？

半导体器件的制造需要消耗大量的水，在器件制造的许多不同阶段，水被用于表面清洁、湿法蚀刻、电镀和化学机械平坦化等。半导体制造所需的水不是普通意义的水，是经过严格处理，并符合半导体制造标准的超纯水。

什么是超纯水？ 超纯水 (UPW) 是经过高度纯化的水，去除了所有矿物质、颗粒、细菌、微生物和溶解的气体。在芯片厂里，它也经常会被混称为 DI Water（去离子水），但国内通常把去离子水与超纯水分的比较开，其实去离子水是包含了超纯水的范畴，超纯水是标准更高的去离子水。

芯片厂为什么要使用超纯水？ 普通的水中含有氯，硫等杂质，会腐蚀芯片中的金属。如果水中有Na，K等金属杂质，会造成MIC（可动离子污染）等问题。因此芯片制造需要一个绝对干净的水质，超纯水应运而生。在芯片制造过程中，微小的杂质或颗粒可能会导致产品缺陷，甚至导致产品失效。因此不仅是水，其他各种半导体材料如化学品，气体等都需要超高的纯度。

超纯水的水质标准： 电阻率大于18.2兆欧（25摄氏度）；TOC（总有机碳）小于1ppb，DO（溶解氧）小于5ppb；Particle（颗粒）：0.05微米小于200个/升；离子含量大部分是小于20到50ppt；细菌检测：无

检测项	测试方法
总有机碳	电导率
有机离子	离子色谱法
其他有机物	LC-MS、GC-MS、LC-OCD
SiO2	ICP-MS
颗粒物监测	光散射
粒子计数	SEM
阳离子、阴离子、金属	离子色谱、ICP-MS
溶解O2	电化学
溶解N2	电化学

芯片厂超纯水的制备 超纯水的制备通常包括三个阶段：预处理阶段，主处理阶段，以及精化阶段。

预处理阶段：超纯水的预处理阶段是超纯水制备过程的第一步，包括过滤，软化，去氯，PH调节等步骤，主要目的是去除水中的颗粒、微生物、有机物和某些离子。超纯水是由芯片厂制备的，而芯片厂的水源一般来自于城市自来水。城市自来水一般会用氯进行消毒杀菌，因此城市自来水中含有大量的氯及杂质。通过使用各种过滤器来去除水中的悬浮颗粒和某些有机物质。之后通过离子交换树脂对水进行软化，防止钙和镁离子沉积结垢。在半导体制造中，氯可能会产生不良影响。因此，去氯通常作为预处理的一部分，以除去水质中的氯元素。最后一步是调节PH，芯片的超纯水一般要求PH在7左右，可以通过加酸或加碱来调节PH.

主处理阶段：在这个阶段，首先使用反渗透（RO）膜技术来去除水中的大部分溶质。渗透是水分子从低浓度溶液通过半透膜到高浓度溶液的过程，以达到两侧的浓度均衡。反渗透则是利用压力来使水分子反向通过半透膜，从而达到净化水的目的。然后，使用离子交换（IX）和Electrodeionization（EDI）等技术进行深度去离子化。

精化阶段：在这个阶段，根据制造端对水质的要求，超纯水处理设备通常会进行脱气、微滤、超滤、紫外线照射等，以使水质达到标准。

编辑：黄飞