高純壓縮空氣在半導體制造工廠中主要用于以下關鍵工藝環節，其應用與芯片制造對潔凈度和工藝穩定性的嚴苛要求密切相關：

一、晶圓表面處理工藝

1. 晶圓清洗
   • 在化學機械拋光（CMP）后，使用高純壓縮空氣吹掃晶圓表面，去除殘留的化學藥液和微粒（粒徑＜0.1μm）。
   • 吹掃壓力需精確控制在0.2-0.3MPa，避免氣流沖擊損傷晶圓表面。
2. 光刻膠涂布
   • 在涂布光刻膠前，用高純空氣吹除晶圓表面靜電和微塵，確保光刻膠均勻附著。
   • 空氣潔凈度需達到ISO 1級（粒徑＞0.1μm的顆粒＜10顆/m³）。

二、氣相沉積與蝕刻工藝

1. 化學氣相沉積（CVD）
   • 作為載氣輸送反應前驅體（如硅烷、氨氣），需控制含水量＜1ppm，避免水汽與前驅體反應生成顆粒。
   • 氣流穩定性需控制在±1%以內，確保膜層厚度均勻性。
2. 等離子體蝕刻
   • 作為輔助氣體參與等離子體激發，需控制油分含量＜0.001mg/m³，防止油污污染反應腔室。
   • 氣流壓力波動需＜±0.005MPa，避免等離子體分布不均導致過刻或欠刻。

三、封裝與測試工藝

1. 引線鍵合
   • 在金絲球焊前，用高純空氣吹除鍵合區灰塵，提升焊接良率（＞99.9%）。
   • 空氣露點需≤-60℃，防止水汽凝結導致焊接虛接。
2. 芯片測試
   • 在高溫反偏（HTGB）測試中，用高純空氣冷卻芯片，避免油污污染測試插座。
   • 空氣流速需精確控制在0.5-1.0m/s，確保溫度均勻性＜±2℃。

四、環境控制系統

1. 潔凈室正壓維持
   • 通過高純空氣向潔凈室持續送風，維持室內正壓（5-10Pa），防止外部污染侵入。
   • 送風量需根據潔凈室等級動態調節（如ISO 5級需每小時換氣240次）。
2. 廢氣處理
   • 在廢氣焚燒爐（Burner）中，用高純空氣作為助燃氣體，確保有毒氣體（如SiH?）完全氧化。
   • 空氣含氧量需穩定在20.9±0.1%，避免不完全燃燒產生二次污染。

五、質量保障要求

1. 純度標準
   • 半導體工廠用高純空氣需滿足：
     • 顆粒物（＞0.1μm）：＜1顆/m³
     • 含油量：＜0.003mg/m³
     • 含水量：露點≤-70℃
2. 供應系統設計
   • 采用不銹鋼管道（BA級拋光），內壁粗糙度≤Ra0.4μm。
   • 配置自動排水閥和微粒過濾器，每6個月進行管路擦拭檢測。

高純壓縮空氣在半導體制造中扮演著“隱形工藝氣體”的角色，其質量直接影響芯片良率和可靠性。典型12英寸晶圓廠每日高純空氣消耗量可達50,000m³，系統投資占潔凈室總投入的8-10%。建議半導體工廠建立空氣質量在線監測系統，實時采集顆粒物、油分、濕度等參數，并通過趨勢分析預警潛在污染風險。