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濃度單位ppm、ppb和ppt詳解

2023-08-25 20:33 作者:芯片智造  | 我要投稿
在半導(dǎo)體制造中,有些工序會涉及到到極高精度和極低雜質(zhì)水平的情況,常會用到ppm、ppb和ppt來表示某種物質(zhì)的濃度。例如:半導(dǎo)體晶體生長中使用的原料,砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)的雜質(zhì)濃度;半導(dǎo)體設(shè)備需要經(jīng)過嚴(yán)格的清潔過程以去除可能影響設(shè)備性能的雜質(zhì)。在清潔過程的檢查階段,來測量清潔劑或其他化學(xué)品的殘留濃度;廠務(wù)的廢水廢氣中的微量元素濃度;無塵室中的某些特定雜質(zhì)濃度等都需要用高精度的濃度單位來表示。


什么是ppm,ppb,ppt?
ppm,全稱為"parts per million",中文指百萬分之一。表示在總量為一百萬份的混合物中,有多少份是我們需要關(guān)注的物質(zhì)。換句話說,1ppm等于1/1,000,000。


ppb,全稱為"parts per billion",中文指十億分之一。表示在總量為10億份的混合物中,有多少份是需要關(guān)注的物質(zhì)。換句話說,1ppb等于1/1,000,000,000。


ppt,全稱為 "parts per trillion",中文指萬億分之一。表示在總量為1,000,000,000,000(一萬億)份的混合物中,有多少份是我們需要關(guān)注的物質(zhì)。換句話說,1ppt 等于 1/1,000,000,000,000。


上述三種微量的濃度單位均是無量綱量,可以用來定義溶液的濃度和氣體濃度,我們可以用它們來表示質(zhì)量百分濃度,摩爾濃度,質(zhì)量-體積濃度等。與其他單位的換算:
1ppm=1mg/kg 1ppm=1mg/L 1ppm= 0.0001%1 ppb = 1 μg/kg 1ppb=1ug/L1 ppt = 1 ng/kg 1 ppt =1ng/L 1ppm=1000ppb=1000000ppt極微量雜質(zhì)對芯片制造的影響
比如說,在硅晶體中,即使是ppb級別的微量雜質(zhì)也可能顯著改變硅的電性能。這是因為這些雜質(zhì)原子可能會成為電荷載流子,改變硅的導(dǎo)電性。因此,在半導(dǎo)體制造過程中,必須要嚴(yán)格控制雜質(zhì)的濃度,通常要求在ppb級別甚至更低。砷是一種常用的摻雜材料,用來改變硅的電性能。在這種情況下,砷的濃度可能會被控制在幾十ppb到幾百ppb的范圍內(nèi),這取決于制造的半導(dǎo)體設(shè)備的具體要求。


再比如,在制造過程中使用的化學(xué)品,如酸、堿、溶劑等,它們可能含有微量的金屬雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的濃度也需要被嚴(yán)格控制在ppb級別,以防止它們對半導(dǎo)體性能產(chǎn)生負(fù)面影響。例如,一種用于清潔硅片的溶液可能需要保證其金屬雜質(zhì)濃度低于1 ppb。

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