大白话,半导体生产中,氮气是起到什么作用?
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半导体厂里用氮气,说白了就干四件事。
第一件事是当保镖。芯片在高温下加工的时候特别容易被氧气氧化,一氧化就废了。氮气是个惰性气体,性格很稳,不爱跟别的东西发生反应,所以把氮气充进去,就相当于给芯片穿了一层保护衣,氧气进不来,芯片就不会被烧坏。
第二件事是当清洁工。半导体车间里到处都是肉眼看不见的灰尘和水汽,这些东西落到芯片上就是灾难。氮气从管道里一吹,把腔体和管路里的脏东西全部带走,保证芯片在一个干干净净的环境里生产。
第三件事是当搬运工。芯片在不同工序之间传送的时候,不能直接暴露在空气里,要用氮气包裹着送过去,就像给芯片套了个气囊,既防碰又防脏。
第四件事是当空调。有些工艺会产生大量热量,氮气吹过去能帮着把热带走,让温度保持稳定。
那氮气从哪来呢。半导体厂一般自己配一台制氮机,把空气里的氮气分离出来。而制氮机的原料就是压缩空气,所以前面必须接一台空压机给它供气。
这个空压机就很讲究了。因为制氮机对进气的品质要求极高,空气里哪怕有一丁点油,都会堵在制氮机的分子筛里,导致氮气纯度下降,直接影响芯片良品率。所以这台空压机必须是无油的。
现在很多半导体厂会选水润滑无油螺杆空压机来干这活。它的工作方式很简单,机器内部单螺杆和星轮片转动来压缩空气,不是用油来减少摩擦,而是用水。水在里面一边润滑螺杆一边把压缩产生的热量带走,出来的空气里完全不含油。因为不用油,也就不用换油不用处理废油,排出来的冷凝水就是干净的水,管路里不会积油泥。这样送进制氮机的空气是真正干净的,出来的氮气纯度才有保障。
简单说,氮气在半导体厂里就是保镖加清洁工加搬运工加空调,而水润滑无油螺杆空压机就是给制氮机提供干净原料的那个源头,源头不干净,后面全白搭。