¿Por qué utilizar un Hidrómetro de Espejo enfriado en la fabricación de Semiconductores? 

Close-up of silicon die being extracted from semiconductor wafer and attached to substrate by pick and place machine.

El impacto de la humedad en la fabricación de semiconductores

Puede que el agua sea la base de toda la vida, pero cuando se trata de procesos especializados como la fabricación de Semiconductores, suele ser uno de los últimos compuestos que se quieren tener cerca.

La presencia de vapor de agua puede tener implicaciones muy importantes, no sólo en el aspecto técnico, sino también en los resultados empresariales. Incluso cantidades mínimas de vapor de agua pueden introducir impurezas o provocar la oxidación de las superficies de las obleas, creando defectos que afectan negativamente a las características eléctricas de los dispositivos semiconductores.

Esto puede reducir la eficacia de la producción, aumentar los costes de producción y prolongar los plazos de fabricación, lo que repercute directamente en la rentabilidad y la competitividad del mercado.

El control preciso de la humedad y el vapor de agua durante procesos críticos como la litografía, la deposición y el grabado es esencial para mantener la integridad estructural de las capas de semiconductores y lograr la calidad deseada del producto. La gestión eficaz del vapor de agua no sólo es crucial para mantener los altos niveles de rendimiento y fiabilidad que exigen los dispositivos semiconductores, sino también para garantizar la eficacia de los procesos de producción, minimizar los residuos y mantener una posición competitiva sólida en el mercado.

Contaminación por humedad en la deposición química de vapores

El depósito químico en fase vapor (CVD) es una técnica muy utilizada en la industria de los Semiconductores. Consiste en la reacción química de precursores en fase gaseosa que se descomponen o reaccionan en la superficie de un sustrato para producir un material sólido, formando películas finas o revestimientos.

La Contaminación por humedad afecta directamente a la pureza e integridad de las películas depositadas. Incluso niveles mínimos de humedad pueden introducir grupos hidroxilo no deseados o catalizar la oxidación en el sustrato, dando lugar a defectos en la película que repercuten negativamente en el rendimiento del dispositivo. Estos defectos pueden provocar inestabilidades eléctricas, disminución de la rigidez dieléctrica o alteraciones de los índices de refracción, lo que compromete gravemente la funcionalidad de los dispositivos semiconductores.

Para hacer frente a estos retos, es fundamental aplicar estrategias integrales de control y mitigación de la humedad en los procesos de CVD.

Las tácticas clave incluyen el uso de purgas rigurosas de gas seco, sistemas avanzados de vacío y la integración de desecantes para eliminar la humedad. Además, el uso de higrómetros de espejo enfriados permite supervisar y controlar con precisión la humedad en el Medio Ambiente del CVD. Esta combinación de estrategias es esencial para garantizar la deposición de películas de alta calidad que cumplan las exigentes normas necesarias para la producción de dispositivos semiconductores.

Contaminación por humedad en el grabado con plasma

El grabado selectivo, que suele seguir a la etapa de fotolitografía, es crucial para crear las formas y patrones submicrónicos precisos esenciales para el diseño de circuitos. El proceso implica el uso de gases grabadores, en concreto compuestos totalmente fluorados (FFC), que se activan en plasmas de argón sobre el sustrato de la oblea. Estos gases reaccionan de forma selectiva con determinados materiales de la oblea semiconductora, tallando meticulosamente los complejos patrones de circuito necesarios para la funcionalidad del dispositivo.

La presencia de humedad puede afectar significativamente a la formación de plasma y, en consecuencia, a la calidad del grabado. Por ello, se considera una buena práctica controlar continuamente el contenido de humedad en los FFC antes de introducirlos en el grabador o en la cámara de CVD.

Además, los gases de plasma, incluidos los haluros y el trifluoruro de nitrógeno, también se utilizan para la limpieza de las cámaras. Sin embargo, incluso niveles mínimos de humedad pueden comprometer la calidad del plasma y la eficacia del proceso de limpieza. Por lo tanto, es esencial vigilar de cerca los niveles de humedad para mantener la integridad de las fases de decapado y limpieza, garantizando resultados de producción de alta calidad.

Instrumentos de medición de la humedad para la fabricación de semiconductores

La ayuda está al alcance de la mano.

PST ofrece una serie de sensores y analizadores avanzados para medir la humedad en todas las fases clave del proceso de fabricación de semiconductores. Entre ellos se incluyen transmisores de punto de rocío, como nuestro último Easidew EA2, capaz de detectar el punto de rocío entre -110 y +20 oCdp, con una precisión de ±2 oCdp, y nuestro QMA401, que utiliza una microbalanza de cristal de cuarzo que proporciona una sensibilidad de sólo 0,1 ppmV, lo que lo hace ideal para su uso en cámaras de CVD y de grabado.

Nuestro producto más reciente es el S8000 RS – un higrómetro de espejo refrigerado totalmente automatizado, diseñado para mejorar la velocidad, precisión y flexibilidad de la medición de la humedad de trazas en condiciones exigentes.

El S8000 RS ofrece una precisión excepcional, manteniendo una exactitud de ±0,1 oC a temperaturas que alcanzan hasta -90 oCfp. Demuestra una excelente estabilidad y reproducibilidad, con una variación mínima de ±0,05 oCdp a -90 oCfp, que se estrecha aún más hasta ±0,025 oCdp a -80 oCfp.

La Precisión del dispositivo aumenta considerablemente gracias al uso de un sofisticado espejo de cobre chapado en oro. Esto, junto con una refrigeración precisa y la Corrección Dinámica de la Contaminación, garantiza la formación de una capa de condensado consistente, facilitando unas mediciones precisas y fiables.

Nuestro último modelo de higrómetro está equipado con varias opciones de comunicación, como Modbus RTU a través de USB, TCP/IP e interfaces de 4...20 mA, junto con capacidades internas de registro de datos directamente en una tarjeta SD estándar. Como todos los productos que ofrecemos, el S8000 RS está respaldado por un completo conjunto de servicios de asistencia técnica y posventa, que garantizan a nuestros clientes el acceso a la asistencia necesaria para un rendimiento óptimo.

Seguir leyendo sobre la medición de la humedad y el oxígeno en la fabricación de Semiconductores.

Con 50 años de experiencia en el desarrollo de tecnología de humedad, humedad y punto de rocío, somos expertos en todas las aplicaciones de medición de trazas de humedad e hidrocarburos. Si desea conocer sus necesidades, póngase en contacto con nosotros. póngase en contacto con nuestro equipo hoy mismo.

Los gases utilizados en la fabricación de semiconductores se clasifican normalmente como 'gases a granel' o «gases electrónicos especiales» (ESG), entre los que se incluyen el nitrógeno, el oxígeno, el argón, el helio, el hidrógeno y el dióxido de carbono. Existen más de cien ESG, producidos tanto en estado puro como mezclados, con ejemplos típicos como el hexafluoroetano (C2F6), el octafluorociclobutano (C4F8) y el germano (GeH4).

El nitrógeno es probablemente el gas más utilizado en la industria de los Semiconductores. Por ello, muchos fabricantes utilizan ahora sistemas de generación de nitrógeno in situ. Éstos también utilizan sensores de medición de la humedad, que se instalan a la salida de las cámaras de secado, tanto para controlar la pureza del gas antes de que se utilice para tareas posteriores del proceso como para controlar la eficiencia energética de los propios secadores.

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