第三代半导体一经出现就掀起了行业浪潮,凭借高效率、高密度、小尺寸、低总成本等优势,被各大应用领域广泛采用。目前,美日欧等国已领先着手第三代半导体材料的开发及生产,国内本土企业也纷纷加入市场。

在我国“十四五”规划中,计划五年内,在教育、科研、开发、融资、应用等方面大力发展第三代半导体产业,超纯水领域作为半导体产业不可或缺的一部分,不仅要满足市场增长,更要时刻跟上半导体突飞猛进的技术迭代,在超纯工艺、产品研发、生产保障等方面不断超越、不断精进,用实际成果全力助推产业变革。

 

第三代半导体开辟行业新赛道,市场机遇不可小觑

半导体变革历经三代,以材料进行区分:第一代半导体器件为硅片,材料为硅,目前占半导体产品90%以上;第二代半导体主要以砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)为原材料;第三代半导体材料则以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为主。而三者在应用上并非替代关系,实则互为补充。

根据研究表明,第三代半导体制成的器件凭借耐高压、耐高温、功率大、抗辐射、导电性能强、工作速度快、工作损耗低等优势,获得新能源汽车、5G、特高压、数据中心等领域的青睐,目前汽车大厂纷纷宣布碳化硅的规划,未来第三代半导体市场规模将迎来快速爆发。

国家第三代半导体技术创新中心主任张鲁川曾表示,第三代半导体未来产业规模将高达数千亿元人民币。

而碳化硅发展难点不在设备、不在逻辑电路设计,而在于工艺,第三代半导体产业竞争将聚焦更精细化的“高端芯片”制程。在制程上,大部分设备与传统硅生产线相同,但由于碳化硅具有硬度高等特性,需要一些特殊的生产设备以及更高的工艺标准。

 

半导体高端领域竞争离不开超纯工艺的技术性突破

在这样的背景下,清洗作为芯片生产过程中最重要的一环,硅晶片在进入每道工序之前须保证表面洁净,任何的沾污现象都将影响芯片上器件的正常功能。所以为了确保硅晶片清洗效果,超纯水中有机物(TOC)、颗粒物、细菌、金属和阴离子等影响纯度的含量须降至最低。

当硅晶片制程工艺节点进展至更精细等级后,如5nm甚至更小制程节点的芯片,超纯水工艺流程也更趋于复杂,水纯度的要求也更为苛刻。作为“传统”的新领域,超纯水同样经历三代变革:从早期第一代单纯以离子交换为主的工艺技术,到第二代反渗透膜技术的应用,直至第三代连续电脱盐技术的导入。

可见,在半导体产业竞争趋向于更先进、更精细化的背景下,水科技行业精进的步伐从未停滞。为满足历代半导体制程需求,原有的《电子行业超纯水国家标准》指标被不断突破,尤其电阻率≥18MΩ·CM、硅≤2微克/升、微粒数>0.1微米、总有机碳≤20微克/升等关键数据,在生产制程中已实现质的超越。面对第三代半导体的横空出世,所需的极高纯度的超纯水也考验着本土企业的综合能力。

 

高频科技以“纯度”立足行业领先地位

随着摩尔定律接近物理极限, 针对最新的超纯水技术发展也几乎接近了检测技术的极限。根据高频科技工作人员透露,“目前,高频科技超纯水杂质浓度解决方案有了突破进展,特别是在PPB级别的TOC,溶解氧去除,以及PPT级别的硼、硅等特殊物质的去除方面。通过过硬的技术把控力和工程实践经验,已经实现领先于行业的技术成果,产水水质接近绝对纯度,电导率无限接近18.24MΩ•厘米的理论极限值,其纯度可达99.9999999999%。”

相较于国家标准,高频科技作为拥有二十年历史与技术沉淀的半导体高端制造企业,用不断创新的工艺技术,新型产品,管理模式提供领先的超纯水与循环再生解决方案及装备。是目前国内为数不多可以与国际领先企业同台竞争的本土企业,从超纯水工艺的把握和生产制造环节的质量控制方面差距不大,相信伴随第三代半导体的发展,高频科技在我国高端超纯水系统上将发挥更大的能效。