芯片良品率或成競逐新戰(zhàn)場，高頻科技超純工藝穩(wěn)定輸出賦能芯片制程進(jìn)階

據(jù)悉,采用臺積電3nm工藝制程的蘋果M3芯片,將于2023年下半年面世登場,廣泛應(yīng)用于旗下系列產(chǎn)品,也為臺積電、三星的3nm芯片之爭打起了第一槍。2022年三星先于臺積電進(jìn)行3nm技術(shù)開發(fā),但量產(chǎn)過程中良品率遠(yuǎn)低于臺積電40-60%之多,直接影響后續(xù)訂單量。

根據(jù)臺積電發(fā)布,7nm晶體管密度達(dá)0.97億個/mm²,在3nm節(jié)點(diǎn)上,晶體管密度將達(dá)到每平方毫米2.5億個,這相當(dāng)于是 7nm 的 3.6 倍。在性能方面3nm依舊表現(xiàn)出色,較5nm性能提升7%,能耗比提升15%,較7nm而言優(yōu)勢更為明顯。

伴隨芯片制程邁入高階,微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面成為市場主要需求,未來3nm甚至2nm將成為行業(yè)競相追逐的新戰(zhàn)場,芯片廠商最為關(guān)鍵性的指標(biāo)依舊是量產(chǎn)的良品率。

實(shí)現(xiàn)良率趕超,離不開超純工藝

芯片廠商為實(shí)現(xiàn)良率趕超,對整體制造要求十分苛刻,工序繁瑣。即便每道工序良率在99.99%,經(jīng)過500道工序疊加,最終的良品率也才能超過95%;同理,如果每道工序的良品率下降至99.98%,最終的總良品率跌降至90%。因此,制程中對工藝的挑戰(zhàn)要求幾乎“零缺陷”, 清洗步驟作為貫穿整個流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),就成為保證芯片生產(chǎn)良品率主要因素。

據(jù)了解,以60nm制程為例,清洗工藝約有100個步驟,20nm-5nm等先進(jìn)制程里清洗工藝約有200以上道步驟,隨著工藝制程越高,需要的清洗工藝環(huán)節(jié)越多,清洗頻率也越高;同時隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的縮小,整個清洗步驟次數(shù)約以15%的速度增加。

半導(dǎo)體工廠生產(chǎn)和清洗集成電路芯片及封裝、液晶顯示器、高精度電路板、光電器件等各種電子器件的時候,使用的水也并非自來水,普通水中的金屬離子會影響硅片的閾值電壓,細(xì)菌有機(jī)物易導(dǎo)致硅片短路漏電,溶解氣體將干擾硅片的氧化覆膜,因此,需要用超純水對芯片進(jìn)行清洗。超純水猶如芯片的血脈一般,純凈無暇,通過預(yù)處理、初級制備和拋光處理三個步驟,剔除其中細(xì)菌、病毒、含氯二噁英、礦物微量元素等雜質(zhì),獲得僅含有氧和氫且電阻率達(dá)到18 MΩ*cm(25℃)的水。這樣的超純水幾乎不導(dǎo)電,不會影響電子產(chǎn)品的性能,同時水中幾乎不含金屬離子,不會對復(fù)雜芯片表面造成劃痕或者不可逆的影響。當(dāng)集成電路的集成度越高,線寬越窄,對水質(zhì)的要求也就越高。

由此可見,水質(zhì)的好壞與芯片的良品率和合格率密切相關(guān)。“如超純水質(zhì)無法保證,或?qū)⒃斐蓮S商上億的經(jīng)濟(jì)損失!”

超純工藝穩(wěn)定輸出成就“芯”關(guān)鍵

2022年北京 IC WORLD大會中,高頻科技總經(jīng)理丘文濤曾表達(dá):“超純水系統(tǒng)除了了解工藝,懂得如何生產(chǎn)滿足工藝指標(biāo)要求的超純水外,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定同樣對于芯片制造至關(guān)重要,這不僅與終端材料和規(guī)格的選擇,系統(tǒng)管路設(shè)計的優(yōu)化相關(guān),同時與超純水裝置的控制系統(tǒng)有關(guān),這方面高頻科技同樣有自己的心得和特色。”

縱觀高頻科技發(fā)展二十余年,聚焦半導(dǎo)體高端制造業(yè),為行業(yè)客戶提供領(lǐng)先的超純水與循環(huán)再生解決方案及裝備。目前,高頻科技為確保長久、安全、可靠的輸出超純水工藝,穩(wěn)定提升產(chǎn)品良率,研發(fā)多介質(zhì)過濾、活性炭吸附、離子交換、反滲透膜、紫外線殺菌、紫外線TOC去除、電滲析、超濾、鈉濾、真空脫氣塔、膜脫氣等18+項(xiàng)專利處理環(huán)節(jié),配合8次增壓提升,預(yù)處理、初級制備和拋光處理三個步驟,在工藝技術(shù)方面不斷突破,不斷滿足半導(dǎo)體企業(yè)對超純水水質(zhì)極高的要求。

· 預(yù)處理:MMF多介質(zhì)過濾器 + ACF活性炭過濾器(常規(guī)處理方式)、MF微濾+UF超濾(新型處理方式)

· 初級制備:2B3T兩床三塔 + RO反滲透膜 + MB混床(常規(guī)處理方式)、兩級RO+EDI連續(xù)電解除鹽(新型處理方式)

· 拋光系統(tǒng):TOC UV紫外線降TOC + PMB拋光混床 + MDG 脫氣膜裝置 + UF終端超濾

與此同時,高頻科技依托公司大批自有優(yōu)秀半導(dǎo)體水系統(tǒng)專家的資深經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)立了標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維專家模型,為半導(dǎo)體工廠量身定制一體化運(yùn)維服務(wù),滿足客戶全周期運(yùn)維需求,幫助半導(dǎo)體企業(yè)穩(wěn)定提升產(chǎn)品良率,憑借領(lǐng)先超純水工藝技術(shù)及專業(yè)的水系統(tǒng)運(yùn)維服務(wù),為我國3nm技術(shù)工藝發(fā)展賦能助力。

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