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高純壓縮空氣用于半導體廠的哪道工藝

2025-06-10閱讀量:

高純壓縮空氣半導體制造工廠中主要用于以下關鍵工藝環節,其應用與芯片制造對潔凈度和工藝穩定性的嚴苛要求密切相關:

一、晶圓表面處理工藝

  1. 晶圓清洗
    • 在化學機械拋光(CMP)后,使用高純壓縮空氣吹掃晶圓表面,去除殘留的化學藥液和微粒(粒徑<0.1μm)。
    • 吹掃壓力需精確控制在0.2-0.3MPa,避免氣流沖擊損傷晶圓表面。
  2. 光刻膠涂布
    • 在涂布光刻膠前,用高純空氣吹除晶圓表面靜電和微塵,確保光刻膠均勻附著。
    • 空氣潔凈度需達到ISO 1級(粒徑>0.1μm的顆粒<10顆/m³)。

二、氣相沉積與蝕刻工藝

  1. 化學氣相沉積(CVD)
    • 作為載氣輸送反應前驅體(如硅烷、氨氣),需控制含水量<1ppm,避免水汽與前驅體反應生成顆粒。
    • 氣流穩定性需控制在±1%以內,確保膜層厚度均勻性。
  2. 等離子體蝕刻
    • 作為輔助氣體參與等離子體激發,需控制油分含量<0.001mg/m³,防止油污污染反應腔室。
    • 氣流壓力波動需<±0.005MPa,避免等離子體分布不均導致過刻或欠刻。

三、封裝與測試工藝

  1. 引線鍵合
    • 在金絲球焊前,用高純空氣吹除鍵合區灰塵,提升焊接良率(>99.9%)。
    • 空氣露點需≤-60℃,防止水汽凝結導致焊接虛接。
  2. 芯片測試
    • 在高溫反偏(HTGB)測試中,用高純空氣冷卻芯片,避免油污污染測試插座。
    • 空氣流速需精確控制在0.5-1.0m/s,確保溫度均勻性<±2℃。

四、環境控制系統

  1. 潔凈室正壓維持
    • 通過高純空氣向潔凈室持續送風,維持室內正壓(5-10Pa),防止外部污染侵入。
    • 送風量需根據潔凈室等級動態調節(如ISO 5級需每小時換氣240次)。
  2. 廢氣處理
    • 在廢氣焚燒爐(Burner)中,用高純空氣作為助燃氣體,確保有毒氣體(如SiH?)完全氧化。
    • 空氣含氧量需穩定在20.9±0.1%,避免不完全燃燒產生二次污染。

五、質量保障要求

  1. 純度標準
    • 半導體工廠用高純空氣需滿足:
      • 顆粒物(>0.1μm):<1顆/m³
      • 含油量:<0.003mg/m³
      • 含水量:露點≤-70℃
  2. 供應系統設計
    • 采用不銹鋼管道(BA級拋光),內壁粗糙度≤Ra0.4μm。
    • 配置自動排水閥和微粒過濾器,每6個月進行管路擦拭檢測。

高純壓縮空氣在半導體制造中扮演著“隱形工藝氣體”的角色,其質量直接影響芯片良率和可靠性。典型12英寸晶圓廠每日高純空氣消耗量可達50,000m³,系統投資占潔凈室總投入的8-10%。建議半導體工廠建立空氣質量在線監測系統,實時采集顆粒物、油分、濕度等參數,并通過趨勢分析預警潛在污染風險。

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