温湿度控制在半导体制程中的作用研究.pdf
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1、今 日 自 动 化Automation Today自动化技术与应用Automation technology and Application2 0 2 3.5 今日自动化 1032 0 2 3 年第5 期2023 No.5半导体是一种材料,其常温下电学性质介于导体和绝缘体之间,在工业和科技领域中,应用广泛。其中最显著的包括:集成电路。在一个芯片上集成了上亿个微型电子设备和器件,如计算机、智能手机、平板电脑等。太阳能电池板。一种可再生能源装置,其利用半导体的光电效应将太阳能转化为电能。光电子器件。包括激光器、LED 等,这些器件都基于半导体的发光效应来实现高效能源转换。传感器。广泛应用于计量、监
2、测、测量各种指标,如温度、压力、光线等。总的来说,半导体作为一种优良的材料,将继续发挥其在电子设备和器件制造中的重要作用,随着科学技术的不断进步,半导体的应用领域也将不断扩大。1 温湿度环境控制措施温度是影响半导体器件电学性能的一个非常重要的因素。在半导体工艺中,晶圆需要经过多次高温处理,每个步骤对应着一个特定的温度和时间范围,要求非常严苛。如果温度不稳定或者温度过高、过低,将使得器件的电学性能出现不同程度的变化,甚至导致器件失效。湿度也会对半导体器件产生很大的影响。湿度过高时,半导体器件表面可能会出现水珠,导致器件短路或介质损坏。而湿度过低则可能引起静电放电,进而损坏电子元件。温湿度环境控制
3、措施如下。(1)清洗流程中。清洗流程是半导体制造中最基础也是最关键的步骤之一。在清洗过程中,须保持恰当的温湿度条件,以确保清洗效果和半导体片的质量。温度太低会导致清洗液的粘度增大,降低清洗效果;温度太高则会导致清洗液挥发速度加快,清洗效果也会下降。湿度太高会导致清洗液的挥发速度减缓,影响清洗效果;湿度太低则会使清洗液的挥发速度加快,降低清洗效果。因此,在清洗流程中,须根据不同的清洗液类型和清洗条件,选择合适的温湿度条件,以确保清洗效果和半导体片的质量。(2)晶圆生长流程中。晶圆生长是半导体制造中最关键的步骤之一。在晶圆生长过程中,需要控制温度和湿度,以确保晶体的结构和质量。温度太高会使杂质和氧
4、化物的扩散速度加快,影响晶体的纯度和晶格结构;温度太低则会导致结晶速率下降,晶体质量也会下降。湿度太高会导致晶体表面产生氢氧化物,影响晶体的表面质量;湿度太低则会导致晶体表面干燥,影响晶体的生长速率和表面平整度。因此,控制合适的温湿度条件,以确保晶体的质量和表面平整度。(3)光刻流程中。温度和湿度会影响光刻胶的性能和光刻过程中的稳定性。例如,温度和湿度的变化可能导致光刻胶的黏度和干燥时间发生变化,影响光刻胶的均匀性和分辨率。此外,温度和湿度的变化还可能导致光刻过程中的偏差和误差,从而影响芯片的制造质量和性能。因此,严格的温湿度控制可以提高光刻过程的稳定性,从而提高芯片的制造质量和性能。(4)氧
5、化和沉积流程中。氧化和沉积是半导体制造中重要的工艺步骤。需要控制合适的温湿度条件,以确保氧化和沉积膜的厚度、质量和均匀性。温度太摘 要结合温湿度控制在半导体工艺各流程中的重要性,论述了不同工艺步骤专用设备,对温湿度的控制的必要性,对所处的洁净室环境提出了更高要求。随着半导体制程进入纳米级,温湿度控制要求更精细化、智能化。确保半导体的质量和器件的性能,可以提高生产效率和减少生产成本。因此,在半导体工艺的设计和运行中,必须充分考虑温湿度控制这一因素。关键词半导体设备;工艺制程;模块化;静电放电中图分类号TN305 文献标志码A 文章编号20956487(2023)05010303The Funct
6、ion Of Temperature&Humidity Control In Semiconductor ProcessWANG Lihe,ZHANG Mingsong,GAO XiaoxuAbstractCombined with the importance of temperature and humidity control in each process of semiconductor technology,the paper discusses the special equipment of different process steps,the necessity of te
7、mperature and humidity control,put forward higher requirements for the clean room environment.With the semiconductor process into the nano level,temperature and humidity control requirements more refined,intelligent.Thus,the quality of the semiconductor and the performance of the device can be ensur
8、ed,and the production efficiency can be improved and the production cost can be reduced.Therefore,in the design and operation of semiconductor process,temperature and humidity control must be fully considered.Keywordssemiconductor equipment;process;modular;electrostatic discharge温湿度控制在半导体制程中的作用研究王丽鹤
9、,张明松,高晓旭(沈阳芯源微电子设备股份有限公司,辽宁沈阳110168)今 日 自 动 化Automation Today自动化技术与应用Automation technology and Application104 2 0 2 3.5 今日自动化2 0 2 3 年第5 期2023 No.5高或太低会影响氧化和沉积反应的速率和均匀性,影响膜的质量和均匀性。湿度太高或太低则会影响氧化和沉积反应的速率和均匀性,影响膜的质量和均匀性。因此,控制合适的温湿度条件,以确保氧化和沉积膜的品质和均匀性。(5)控制静电释放,提高产品电学性能。静电放电问题是困扰半导体等众多微电子器件的顽疾,直接影响生产成品率
10、、制造成本、产品质量等。随着集成电路特征尺寸的减小,静电放电对微电子器件的危害却越来越严重。静电放电需要在加工材料选择、工艺流程优化、生产环境温湿度控制等众多环节加以严格限制,其过程复杂,管控起来难度较大。静电对半导体制程的危害主要表现在设备损坏、制程缺陷、数据误差。静电放电会瞬间产生高电压、高电流,导致半导体设备受损,降低制造效率、增加制造成本。半导体设备因为其特殊的制造工艺和高要求的性能特征,如果被静电损坏,将会非常严重,甚至丧失成本效益。静电放电还会破坏半导体器件表面的氧化层。因为制造过程中,半导体材料表面需要通过清洗、刻蚀等工艺处理,形成高规格的氧化层,以防止其表面受到污染和损伤。然而
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