高純氣體,半導體行業(yè)八大核心材料之一,是繼硅片之后,半導體制造過程中第二大材料??v觀半導體制造整個過程,如干蝕刻、氧化、離子布植、薄膜沉積等環(huán)節(jié),高純氣體都不可或缺。隨著半導體制程技術不斷向納米級乃至原子級邁進,半導體制造過程中的氣體純度要求也達到了前所未有的高度。
一、半導體制造的氣體挑戰(zhàn)
半導體制造過程復雜而精細,涉及約450道工藝步驟,這些工藝中約需使用50種不同種類的氣體,大致可分為大宗氣體和特種氣體兩大類。其中,特種氣體的純度直接關系到晶圓和電子元器件的質量、性能、集成度、技術指標以及良品率。
在3nm乃至更先進的制程下,對氣體中污染粒子的控制已精確到萬億分之一(ppt)級別,任何細微的雜質都可能引發(fā)電子遷移率下降、漏電流增加等問題,嚴重影響產品的良品率和可靠性。
二、氣體純度的極端要求
隨著半導體技術的不斷突破,對電子特種氣體的純度要求也愈發(fā)嚴苛。氣體純度通常需達到6N級(99.9999%)甚至更高,且對氣體質量的穩(wěn)定性也提出了更為苛刻的要求。
從28nm到7nm,產品的金屬雜質含量需下降百倍,污染粒子的體積須縮小四倍。這種對純度的極致追求,不僅是為了滿足當前先進制程的需求,更是為未來更精密的制造工藝奠定基礎。
三、超純氣體過濾器的關鍵技術
面對半導體行業(yè)對氣體純度的極高要求,超純氣體過濾器成為了不可或缺的技術保障。超純氣體過濾器需具備高效、可靠、耐腐蝕、抗自燃等多重特性,以應對工藝氣體的劇毒性、腐蝕性和活性。
當前,市場上已研發(fā)出多款高精度的氣體過濾產品,如能提供3nm過濾精度的產品,確保電子特氣的純度達到9N級別,滿足不同工藝階段的超高要求。
四、過濾方案的選擇與應用
在選擇超純氣體過濾器時,需充分考慮氣體的特性和應用場景。例如,對于腐蝕性氣體如HCl(氯化氫)、BF3(氟化硼)等,需采用耐腐蝕材料制成的過濾器;對于易燃易爆氣體如H2(氫氣)、PH3(磷化氫)等,則需設計防爆安全機制。
此外,過濾器的安裝與維護也需遵循嚴格的操作規(guī)程,以確保其長期穩(wěn)定運行。
五、過濾產品對半導體產業(yè)的影響
超純氣體過濾器不僅直接決定了半導體產品的良品率和可靠性,還對整個產業(yè)鏈的健康發(fā)展起著至關重要的作用。一方面,高效的過濾系統能夠降低廢品率,提高生產效率,從而為企業(yè)帶來顯著的經濟效益;另一方面,穩(wěn)定的氣體供應和純凈的生產環(huán)境也是吸引國際客戶、提升品牌競爭力的重要因素。
隨著半導體技術的不斷進步,對氣體純度的要求將持續(xù)提升,未來,超純氣體過濾器將向更高精度、更廣泛適用性、更智能化方向發(fā)展。半導體超純氣體過濾器作為先導性產業(yè)的關鍵技術之一,正引領著半導體制造邁向更加精密、高效、可靠的未來。
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