在半導體制造領域,濺射工藝作為薄膜制備的核心技術,其穩定性與安全性直接關系到芯片生產的質量與效率。然而,這一工藝中常用的氫氣(H?)因其極易燃的特性,在真空濺射室等密閉環境中存在重大安全隱患。微量氫氣泄漏若遇火源,可能引發燃爆事故,對工藝流程和生產安全構成嚴重威脅。為應對這一挑戰,工采網提出了一套基于雙傳感復合監測技術的創新解決方案,旨在全面提升氫氣使用的安全性。
半導體濺射工藝,又稱物理氣相沉積(PVD),是一種在真空環境下通過高能粒子轟擊靶材,使其表面原子或分子解離并沉積在襯底上形成薄膜的技術。這一過程需要精確控制濺射功率、氣體流量、襯底溫度等參數,以確保薄膜質量。工藝開始時,濺射腔室需被抽至高真空狀態(壓強范圍10?? - 10?? Torr),以減少雜質氣體對薄膜的影響。隨后,通入氬氣等工作氣體,在電場作用下電離產生氬離子,轟擊靶材使其原子濺射并在襯底上沉積成膜。
氫氣在半導體濺射工藝中扮演著雙重角色:既是某些特殊薄膜沉積(如金屬、硅化物薄膜)的關鍵氣體,也是設備清洗的重要工具。然而,氫氣的易燃性使其成為安全管理的重點。在空氣中,氫氣的燃燒范圍極廣,體積分數在4.0% - 75.6%之間時,遇火源即可劇烈燃燒。在半導體制造環境中,靜電火花或高溫表面都可能成為氫氣燃燒的觸發點,尤其在封閉空間或電氣設備附近,泄漏的氫氣會顯著增加危險系數。
為解決半導體濺射工藝中氫氣使用的三大痛點——低壓環境數據漂移、多氣體干擾誤報、高溫場景穩定性差,工采網推出了雙傳感復合監測技術。該技術融合了“催化燃燒 + 熱導式”雙傳感器,實現了爆炸極限監測(0-100% LEL)與高純氫氣純度檢測(99.999%-100%)的全量程覆蓋。催化燃燒氫氣傳感器能夠快速響應,捕捉PVD腔體中微量氫氣泄漏(低至0.1% LEL);熱導式氫氣傳感器則具備高分辨率,可精準監測作為載氣的高純氫氣純度,確保薄膜沉積質量。
其中,催化燃燒型氫氣傳感器TGS6812-D00以其高精度、長壽命和快速響應的特點脫穎而出。該傳感器不僅可監測氫氣,還能檢測甲烷與LP氣體,適用于固定式燃料電池的氫氣泄漏檢測。其線性輸出、對酒精低靈敏度以及對氫氣、甲烷與LP等物質的高靈敏度,使其成為半導體制造環境中的理想選擇。
另一款熱導式氣體傳感器XEN-5320-HP則通過測量氣體導熱系數變化來判斷氫氣濃度,適用于寬量程檢測(從100ppm到100%的氫氣濃度)。該傳感器響應速度快(T90<3s)、穩定性高,且不受可燃氣體中毒影響,廣泛應用于工業環境、研發及醫療領域中氫氣、氦氣、二氧化碳等二元或多組分氣體的比例監控與泄漏檢測。這一創新解決方案為半導體濺射工藝中的氫氣使用提供了全方位的安全保障。






