晶圆制造中的电子级氨水

一、什么是电子级氨水？

电子级氨水，本质上是高度纯化的氢氧化铵溶液（NH₄OH），也叫超高纯氨水，是一种呈强碱性的透明液体。它由氨气（NH₃）和超纯水按一定比例溶解混合而成。与普通工业氨水最大的区别在于其超高纯度、极低金属离子杂质和有机残留，专门应用于半导体、显示面板、光伏等高科技领域。

二、电子级氨水的作用与应用场景

电子级氨水的作用不是“单一清洁剂”，它在多个关键工艺中都承担了核心功能：

✅ 1. 晶圆清洗（主要作用）

在集成电路制造中，晶圆表面在每一道工序后都需要极为彻底的清洗，以去除粒子、金属离子、有机残留、微粒等污染物。

电子级氨水通常和双氧水（H₂O₂）、**超纯水（UPW）混合，形成SC-1（标准清洗液）**配方：

SC-1 = NH₄OH + H₂O₂ + H₂O

用途：

去除无机颗粒、金属离子等

在不伤害晶圆表面的情况下“剥离”污染

✅ 2. 蚀刻工艺

氨水具有一定的化学活性，可参与对部分金属氧化物的选择性刻蚀，尤其是在清洗后的微刻蚀阶段发挥辅助作用。

✅ 3. 显示面板、光伏制造中的表面处理

电子级氨水也被广泛应用于TFT-LCD、OLED面板制程，以及硅片光伏制造的清洗与表面改性。

三、为什么电子级氨水门槛高？

🧪 1. 超高纯度要求（重点）

在IC制造中，哪怕1 ppb（十亿分之一）级的金属杂质都可能影响器件性能或可靠性。因此，电子级氨水必须满足：

杂质金属离子（Fe、Na、K、Ca、Cu等） ≤ ppt ~ ppb级

有机碳（TOC） ≤ 50 ppb

微粒数密度 D50 ≤ 0.1 μm，< 数百个/ml

电导率、电阻率控制精密（通常在18MΩ·cm左右）

🧪 2. 配制和储存过程必须洁净

设备需为无金属离子污染材质

制程环境要求达到Class 100或更高洁净等级

运输必须采用专用内衬包装，避免二次污染

四、市场需求与行业现状

市场规模

电子级氨水是湿电子化学品中的大宗产品

2022年全球需求超 30万吨

用量最大领域：NAND Flash、DRAM、逻辑芯片

年复合增长率约 5~7%

国内外对比

	海外领先企业	国内企业
技术水平	三菱化学、住友化学、巴斯夫（可量产G5级）	联仕电子、江化微、晶瑞电材、恒申集团等（主流G2~G3级）
产品纯度	高，适配先进制程（5nm/3nm）	中等偏上，部分产品接近G4
市占率	高端占据主导	中低端国产替代加快

五、技术等级与摩尔定律的关系

在先进制程中（如7nm以下），芯片结构更精细、工艺更复杂，清洗要求也随之提升。以G等级划分纯度：

等级	纯度/杂质控制能力	应用节点
G2/G3	主流国产，适配28nm~65nm制程	中低端逻辑/模拟电路
G4/G5	进口主流，适配7nm~14nm	高端CPU、GPU等

为了支撑摩尔定律下线宽缩小，湿电子化学品的纯度需要“再上一个量级”。

六、客户验证流程（验证周期长，门槛高）

电子级氨水的供应不是“供货即用”，必须通过严苛的客户验证流程，确保其与客户工艺完全匹配：

客户表达验证意向，初步报价

提供检测报告（COA）与样品，客户进行初测

客户内部立项，制定验证计划

启动线上验证，一般需多轮送样

客户派人到供应商现场稽核（质量/洁净/管理体系）

不合项关闭，客户发出通过通知

商务谈判、议价、建立正式供应链关系

⏳ 整个验证周期长达 6-18个月，尤其是国际IDM大厂对供应商要求极为严苛。

七、工艺核心：物理纯化 + 混配工艺

物理纯化方式主要包括：

多级反渗透（RO）

脱气、脱CO₂

超滤（Ultrafiltration）

离子交换（IX）

蒸馏（高精度分离）

这些工艺结合使用，才能制得符合电子级标准的氨水。

八、运输半径短的重要性

由于氨水属于腐蚀性强碱且纯度极高，其在存储和运输过程中容易吸收杂质和CO₂：

产品稳定性差，有效期短（通常1~3个月）

强腐蚀性，运输需特殊包装与车辆

就近供货可降低运输成本、减少品质波动

这就是为何很多电子化学品厂商会在芯片制造厂附近设立“工厂型供应点”或化学品配送中心。

九、总结

电子级氨水是半导体行业中不可替代的基础清洗化学品，它的质量和纯度直接影响芯片的良率和可靠性。面对先进制程的技术需求，电子级氨水的升级不仅是材料企业的挑战，也是国产半导体产业链自主可控的关键一环。