高纯压缩空气用于半导体厂的哪道工艺

高纯压缩空气在半导体制造工厂中主要用于以下关键工艺环节，其应用与芯片制造对洁净度和工艺稳定性的严苛要求密切相关：

一、晶圆表面处理工艺

1. 晶圆清洗
   • 在化学机械抛光（CMP）后，使用高纯压缩空气吹扫晶圆表面，去除残留的化学药液和微粒（粒径＜0.1μm）。
   • 吹扫压力需精确控制在0.2-0.3MPa，避免气流冲击损伤晶圆表面。
2. 光刻胶涂布
   • 在涂布光刻胶前，用高纯空气吹除晶圆表面静电和微尘，确保光刻胶均匀附着。
   • 空气洁净度需达到ISO 1级（粒径＞0.1μm的颗粒＜10颗/m³）。

二、气相沉积与蚀刻工艺

1. 化学气相沉积（CVD）
   • 作为载气输送反应前驱体（如硅烷、氨气），需控制含水量＜1ppm，避免水汽与前驱体反应生成颗粒。
   • 气流稳定性需控制在±1%以内，确保膜层厚度均匀性。
2. 等离子体蚀刻
   • 作为辅助气体参与等离子体激发，需控制油分含量＜0.001mg/m³，防止油污污染反应腔室。
   • 气流压力波动需＜±0.005MPa，避免等离子体分布不均导致过刻或欠刻。

三、封装与测试工艺

1. 引线键合
   • 在金丝球焊前，用高纯空气吹除键合区灰尘，提升焊接良率（＞99.9%）。
   • 空气露点需≤-60℃，防止水汽凝结导致焊接虚接。
2. 芯片测试
   • 在高温反偏（HTGB）测试中，用高纯空气冷却芯片，避免油污污染测试插座。
   • 空气流速需精确控制在0.5-1.0m/s，确保温度均匀性＜±2℃。

四、环境控制系统

1. 洁净室正压维持
   • 通过高纯空气向洁净室持续送风，维持室内正压（5-10Pa），防止外部污染侵入。
   • 送风量需根据洁净室等级动态调节（如ISO 5级需每小时换气240次）。
2. 废气处理
   • 在废气焚烧炉（Burner）中，用高纯空气作为助燃气体，确保有毒气体（如SiH₄）完全氧化。
   • 空气含氧量需稳定在20.9±0.1%，避免不完全燃烧产生二次污染。

五、质量保障要求

1. 纯度标准
   • 半导体工厂用高纯空气需满足：
     • 颗粒物（＞0.1μm）：＜1颗/m³
     • 含油量：＜0.003mg/m³
     • 含水量：露点≤-70℃
2. 供应系统设计
   • 采用不锈钢管道（BA级抛光），内壁粗糙度≤Ra0.4μm。
   • 配置自动排水阀和微粒过滤器，每6个月进行管路擦拭检测。

高纯压缩空气在半导体制造中扮演着“隐形工艺气体”的角色，其质量直接影响芯片良率和可靠性。典型12英寸晶圆厂每日高纯空气消耗量可达50,000m³，系统投资占洁净室总投入的8-10%。建议半导体工厂建立空气质量在线监测系统，实时采集颗粒物、油分、湿度等参数，并通过趋势分析预警潜在污染风险。