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又一卡脖子产品获得技术突破,电子级硫

发布时间:2023/5/29 21:34:29   

一直以来,芯片制造领域一直都是阻碍我们实现“大国梦”之殇。在日益恶劣的中美对抗大环境下,如何突破美国的技术封锁,实现我国芯片产业的技术升级,就成为半导体行业的首要解决问题。电子级硫酸是芯片制造工艺中用量最大的电子化学品,在大规模集成电路、LED显示器、平板显示器、晶体硅太阳能等微电子工业有着广泛应用。由于硅圆片在加工过程中,常常会被不同的杂质所沾污,所以电子级硫酸的作用就是负责用于硅晶片的清洗、光刻、腐蚀、印刷电路板的腐蚀和电镀清洗,可有效除去晶片上的杂质颗粒、无机残留物和碳沉积物。

早在年的时候,“中兴事件”和“晋华事件”就让半导体行业充分意识到了“靠谁不如靠自己”,国产芯片想要崛起就必须自己掌握半导体制造关键技术及辅助产业链的自给自足。于是在这种大环境下,电子级硫酸也被正式列入需要突破的“卡脖子”产品名单当中。因为在此之前,我国电子级硫酸产品完全依赖德国BASF等外企进口,电子级硫酸不同于普通硫酸要求,它的金属离子必须达到ppt级,对硫酸的杂质含量、纯度要求极高,国内企业多是以工业硫酸生产为主,所以作为芯片制造的关键辅助产品,被列入“卡脖子”产品,也就成为理所当然的事情。

“不屈不挠,奋力抗争”一直都是咱中国的民族精神。经过这几年的潜心钻研,我国电子级硫酸制备技术取得关键性突破,产品质量显著提高。目前来讲,我国生产的高端电子级硫酸产品中金属离子浓度均小于10ppt,超越了国际SEMI-C12(金属离子ppt)级别,可与国际电子化学品供应量最大、品质最好的巴斯夫电子级硫酸品质处同一级(金属离子10ppt),达到国内领先、世界一流水平。作为集成电路制造业、封装测试业以及整机装配业原料供应的上游行业,高规格的电子级硫酸自然供不应求,但是想要抢占国内外市场,就必须以标准为导向,建立起完善的规则制度。遗憾的是,中国硫酸相关的标准虽然很多,但是权威的《电子级硫酸》国家标准或行业标准并没有。

想要制定既能代表国际先进技术,又符合中国国情的《电子级硫酸》标准,就需要参考现行的相关国内外硫酸标准。目前国内现行相关硫酸标准GB/T—《工业硫酸》、GB/T—《化学试剂硫酸》和HG/T—《超净高纯硫酸》和相关企业标准。国外现行可供参考的相关硫酸标准有SEMIC44-《SpecificationsandGuidelinesforSulfuricAcid》(硫酸规范与指南)和SEMIPV33-《SpecificationforSulfuricAcidUsedinphotovoltaicApplications》(光伏用硫酸规范),与电子级硫酸相关的是SEMIC44-,该标准规定了半导体工业用硫酸的使用要求和相关的试验方法。综上所述,参考以上标准,SEMIC44-和HG/T—最符合电子级硫酸的要求。

根据拜恩掌握的最新消息,为了制定既能满足国内生产企业及使用企业的生产、使用需求,有符合SEMI组织对电子级硫酸提出的质量要求,国家计划将将电子级硫酸产品按纯度分为EL、VL、UL、SL和XL共五个等级,分别取Electronic、Verylarge(scale)、Ultralarge(scale)、Superlarge(scale)和Extralarge(scale)的缩写,后四个等级分别达到了SEMIGrade1、Grade2、Grade3(TierB)和Grade4(TierC)的使用标准。与我国部分企业命名的型号比较,EL级高于化学试剂优级纯,低于MOS级;VL级相当于MOS级、BV-Ⅱ级和BE-C级;UL级相当于UP级、BV-Ⅲ级和BE-E级。

在具体的技术指标要求上,国标委制定的新标准共设置了硫酸含量、外观与色度、不同粒径颗粒的个数、氯化物、硝酸盐、磷酸盐、铵盐、还原高锰酸钾物质及金属杂质等共35个项目的技术指标和检测方法。具体如下:

以上技术指标要求也是充分参考国内企业的具体生产需求而制定的。比如,国内电子级硫酸企业在日常生产中,较为注重对金属和非金属杂质阳离子的控制。主要因为电子级硫酸在电子硅晶片的制造过程的应用中,如果硅圆片上存在不溶性固体颗粒或金属离子,就可能在微细电路之间导电,使之短路。不要小看了这几个金属离子或灰尘,在电子级别的加工过程,它们足以使线宽较小的大规模集成电路报废。如果是钠、钙等碱金属杂质会融进氧化膜中,导致耐绝缘电压下降,当硅圆片表面附着有铜、铁、铬、银等重金属杂质时,会使P-N结耐电压降低,影响大规模集成电路电性能,硼、磷、砷等杂质离子会影响扩散剂的扩散效果,尘埃颗粒会造成光刻缺陷,氧化层不平整,影响制版质量和等离子蚀刻工艺。因此,新标准对各种金属和非金属杂质阳离子质量分数都做了明确要求。

由于对金属和非金属杂质阳离子的检测多为痕量元素的测试,这些痕量元素多为ppm级,甚至达到了ppb级、ppt级。所以推荐的检测方法有发射光谱法、石墨炉原子吸收光谱、等离子发射光谱法(ICP)、电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)法等。这其中电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)法是是一种多元素分析技术,具有极好的灵敏度和高效的样品分析能力,是目前元素分析中公认的先进检测技术,该技术具有检出限低、线性范围宽、灵敏度高、样品消耗少等优点,所以在此我们推荐可使用ICP-MS测试阳离子杂质。

《电子级硫酸》标准目前正处于征求意见阶段,据国标委

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