En la fabricación de semiconductores, los gases hacen todo el trabajo y los láseres reciben toda la atención. Mientras que los láseres se graban patrones de transistores en silicio, el grabado que primero deposita el silicio y descompone el láser para hacer circuitos completos es una serie de gases. No es sorprendente que estos gases, que se utilizan para desarrollar microprocesadores a través de un proceso de varias etapas, sean de alta pureza. Además de esta limitación, muchos de ellos tienen otras preocupaciones y limitaciones. Algunos de los gases son criogénicos, otros son corrosivos y otros son altamente tóxicos.
En general, estas limitaciones hacen que la fabricación de sistemas de distribución de gas para la industria de semiconductores sea un desafío considerable. Las especificaciones del material son exigentes. Además de las especificaciones del material, una matriz de distribución de gases es una matriz electromecánica compleja de sistemas interconectados. Los entornos en los que se ensamblan son complejos y superpuestos. La fabricación final se lleva a cabo en el sitio como parte del proceso de instalación. La soldadura orbital ayuda a cumplir con las altas especificaciones de los requisitos de distribución de gas al tiempo que hace que la fabricación en entornos apretados y desafiantes sea más manejable.
Cómo la industria de los semiconductores usa gases
Antes de intentar planificar la fabricación de un sistema de distribución de gas, es necesario comprender al menos los conceptos básicos de la fabricación de semiconductores. En esencia, los semiconductores usan gases para depositar sólidos casi elementales en una superficie de manera altamente controlada. Estos sólidos depositados se modifican luego introduciendo gases adicionales, láseres, grabados químicos y calor. Los pasos en el proceso amplio son:
Deposición: Este es el proceso de crear la oblea de silicio inicial. Los gases precursores de silicio se bombean a una cámara de deposición de vacío y forman obleas de silicio delgadas a través de interacciones químicas o físicas.
Fotolitografía: la sección de fotos se refiere a los láseres. En el espectro de litografía ultravioleta extremo (EUV) superior utilizado para hacer los chips de especificación más altos, se usa un láser de dióxido de carbono para grabar los circuitos del microprocesador en la oblea.
Grabado: durante el proceso de grabado, el gas halógeno-carbono se bombea a la cámara para activar y disolver los materiales seleccionados en el sustrato de silicio. Este proceso graba efectivamente los circuitos impresos por láser en el sustrato.
Dopaje: este es un paso adicional que cambia la conductividad de la superficie grabada para determinar las condiciones exactas bajo las cuales conduce el semiconductor.
Recocido: en este proceso, las reacciones entre las capas de obleas se activan por presión y temperatura elevadas. Esencialmente, finaliza los resultados del proceso anterior y crea el procesador finalizado en la oblea.
Cámara y limpieza de líneas: los gases utilizados en los pasos anteriores, especialmente el grabado y el dopaje, a menudo son altamente tóxicos y reactivos. Por lo tanto, la cámara de proceso y las líneas de gas que lo alimentan deben llenarse con gases neutralizantes para reducir o eliminar reacciones dañinas, y luego llenas de gases inerte para evitar la intrusión de cualquier gas contaminante del entorno exterior.
Los sistemas de distribución de gas en la industria de semiconductores a menudo son complejos debido a los muchos gases diferentes involucrados y el control estricto del flujo de gas, la temperatura y la presión que deben mantenerse con el tiempo. Esto se complica aún más por la pureza ultra alta requerida para cada gas en el proceso. Los gases utilizados en el paso anterior deben ser eliminados fuera de las líneas y las cámaras o neutralizar de otro modo antes de que pueda comenzar el siguiente paso del proceso. Esto significa que hay una gran cantidad de líneas especializadas, interfaces entre el sistema de tubos soldados y las mangueras, las interfaces entre las mangueras y los tubos y los reguladores y sensores de gas, e interfaces entre todos los componentes mencionados anteriormente y las válvulas y sistemas de sellado diseñados para evitar que la contaminación de la tubería del suministro de gas natural se reduzca.
Además, los exteriores de la sala limpia y los gases especializados estarán equipados con sistemas de suministro de gas a granel en entornos de sala limpia y áreas confinadas especializadas para mitigar cualquier peligro en caso de fuga accidental. La soldadura de estos sistemas de gas en un entorno tan complejo no es una tarea fácil. Sin embargo, con cuidado, atención al detalle y el equipo correcto, esta tarea se puede lograr con éxito.
Sistemas de distribución de gas de fabricación en la industria de semiconductores
Los materiales utilizados en los sistemas de distribución de gases semiconductores son muy variables. Pueden incluir cosas como tuberías de metal y mangueras bordeadas de PTFE para resistir gases altamente corrosivos. El material más común utilizado para las tuberías de uso general en la industria de semiconductores es el acero inoxidable 316L, una variante de acero inoxidable bajo carbono. Cuando se trata de 316L versus 316, 316L es más resistente a la corrosión intergranular. Esta es una consideración importante cuando se trata de una variedad de gases altamente reactivos y potencialmente volátiles que pueden corroer el carbono. Soldadura 316L El acero inoxidable libera menos precipitados de carbono. También reduce el potencial de erosión del límite de grano, lo que puede conducir a la corrosión de la picadura en soldaduras y zonas afectadas por calor.
Para reducir la posibilidad de que la corrosión de la tubería conduzca a la corrosión y contaminación de la línea de productos, el acero inoxidable 316L soldado con gas puro de gas argón y rieles de soldadura protegidos con gas de tungsteno es el estándar en la industria de los semiconductores. El único proceso de soldadura que proporciona el control necesario para mantener un entorno de alta pureza en la tubería de procesos. La soldadura orbital automatizada solo está disponible en la distribución de gases semiconductores
Tiempo de publicación: julio-18-2023