氮气在半导体工厂里主要用途

氮气在半导体工厂里的地位非常高，可以说是用量最大、覆盖工序最广的一种气体。它就像工厂里的血液，几乎每一个生产环节都离不开它。下面把它的主要用途一个一个说清楚。

第一个用途 保护气体 防止氧化

半导体制造过程中，很多材料特别怕氧气。比如硅片在高温下一接触氧气，表面就会生成一层氧化层，这层东西会直接毁掉芯片的性能。

氮气的化学性质非常稳定，几乎不跟任何东西发生反应。所以在那些需要隔绝氧气的环节，工厂会持续通入氮气，把氧气和水分全部挡在外面，给硅片和其他材料创造一个干净安全的环境。

不管是制造步骤之间的等待时间，还是高温退火的时候，氮气都在默默地当保护伞。

第二个用途 吹扫和清洗 把脏东西赶跑

半导体工厂里有大量的设备和管道，每次切换工艺或者做完一道工序之后，设备内部会残留上一轮的气体、反应副产物和各种杂质。如果不清理干净，下一轮生产就会被污染。

这时候就用高纯度氮气对设备和管道进行吹扫，把里面残留的脏东西全部冲走。同时氮气还能用来清洗晶圆表面的残留杂质，比如做完酸碱处理之后，用氮气一吹，晶圆就干干净净了。

这个吹扫动作在每一道工序转换的时候都要做，是保证产品质量一致性的关键步骤。

第三个用途 载气 帮其他气体跑腿

在化学气相沉积这类薄膜沉积工艺中，需要把一些特殊的原料气体送到反应腔室里面去。氮气在这里面就充当了载气的角色，就像一辆货车，把原料气体均匀地运送到需要的地方。

因为氮气本身不会跟原料发生反应，所以用它来当载气特别安全，能确保原料气体均匀分布，沉积出来的薄膜质量也更好。

另外在一些工艺里，氮气还能当稀释气体，把活性气体的浓度降下来，防止它们在管道里冷凝变成液体，堵住管路。

第四个用途 营造洁净环境 维持正压

整个半导体工厂的洁净车间都需要维持一个比外面稍微高一点的气压，这样外面的脏空气就进不来。而维持这个正压用的就是氮气。

工厂会不断地往洁净室里充入高纯度氮气，让室内压力略高于室外。同时在光刻机、蚀刻机这些精密设备的内部，也用氮气来维持一个超级干净的微环境，把灰尘颗粒和有害气体全部隔在外面。

第五个用途 封装和测试环节的保护

芯片做好之后要进行封装，封装的时候如果接触到氧气和水分，器件就容易被腐蚀，寿命会大大缩短。通入氮气可以把封装区域跟外界隔开，让芯片安全地完成封装。

在测试环节，氮气还能用来模拟芯片实际使用时的环境，帮助工程师准确评估芯片的性能。

第六个用途 焊接环节防止氧化

在回流焊和波峰焊这些焊接工序中，焊锡在高温下很容易被氧化，氧化之后焊接质量就会变差，容易出现虚焊、桥接等问题。

通入氮气可以把焊接区域的氧气赶走，让焊锡保持干净，流动性更好，焊接出来的成品质量更高，缺陷更少。

水润滑空压机在氮气供应中扮演的角色

说完了氮气的用途，再来说说氮气是怎么来的。工厂里通常用制氮设备把空气中的氮气分离出来，而这个过程需要用到压缩空气作为原料。

这时候如果用水润滑空压机来提供压缩空气，就有一个很大的好处。水润滑空压机用水来代替油做润滑，所以它产出的压缩空气里面完全不含油。用这种干净的压缩空气去制氮，产出来的氮气纯度更容易达标，后面的过滤负担也小很多。

而且水润滑空压机不用换油，维护起来比较省心。水在机器里面循环使用，时间长了变脏了就换掉、清洗一下水路就行。对于半导体工厂这种需要长期连续供气、对气体质量要求极高的场景来说，用水润滑空压机来配合制氮系统工作，是一个很实用的选择。

总结一下

氮气在半导体工厂里主要干六件事。当保护气体防止材料氧化，当吹扫气体清理设备和管道，当载气帮其他气体运输，当环境气维持洁净正压，当封装测试时的保护伞，还有焊接时防止焊锡氧化。

而水润滑空压机因为产出的空气不含油，用来给制氮系统供气的时候，能让最终得到的氮气更干净、更可靠，跟半导体工厂对气体纯度的苛刻要求正好匹配。