Fabricación de semiconductores, contaminación y humedad

El agua es uno de los contaminantes más importantes en la fabricación de semiconductores: controle su humedad y temperatura con precisión 

Hay algo de verdad en el dicho del sector sobre la fabricación de semiconductores: “¡No es ciencia espacial,  … es mucho más difícil!” 

Debido a la importancia de los semiconductores en la economía actual, es esencial que existan unas condiciones adecuadas en las salas de producción y almacenamiento. Los componentes cada vez son de menor tamaño, los procesos son cada vez más complejos y largos, aproximadamente entre 12 y 20 semanas, por eso el proceso de fabricación de semiconductores necesita de unas condiciones ambientales muy estrictas para su correcta elaboración. 

El agua es el contaminante más importante en la fabricación de semiconductores, y algunas estimaciones indican que las condiciones de humedad inadecuadas representan el 25% en pérdidas de productividad y facturación. Para evitar problemas con la calidad y el rendimiento del producto, los niveles de humedad y temperatura deben controlarse con mucho cuidado en los procesos de fabricación de semiconductores.  

La inversión inicial requerida para la fabricación es enorme, y la fabricación requiere equipos costosos. El proceso de fabricación generalmente permanece activo alrededor de seis años antes de que comience un nuevo ciclo de inversión. Y toda la producción se lleva a cabo con márgenes relativamente aquilatados, lo que significa que solo una alta productividad garantiza la rentabilidad. Por lo tanto, es de vital importancia evitar los descartes y rechazos.  

Fabricación High-Tech de semiconductores a nanoescala 

En una aplicación extra pura, como la alta tecnología para fabricación de semiconductores a nano-escala, pueden permanecer trazas de humedad después de que se hayan eliminado impurezas como polvo, grasa y otros elementos contaminantes. Esto puede tener un impacto negativo en la calidad y el rendimiento del producto. Si bien es imposible eliminar completamente cada molécula de agua del proceso, el objetivo debe ser minimizar la presencia de agua con las instalaciones adecuadas y la ayuda de mediciones precisas. 

¿Qué pasa cuando la humedad relativa es más baja de lo previsto? 

•  Daño irreversible para el producto en su fabricación 

Un ambiente con poca humedad favorece el aumento de descargas electrostáticas lo que puede dañar el producto e incluso al personal. Mantener el nivel de humedad adecuado dentro de la sala de fabricación ayuda a minimizar los daños provocados por las descargas electroestáticas (ESD) en los componentes electrónicos 

• Procesos de soldadura y tecnología de montaje superficial 

En los procesos de soldadura por onda o montaje superficial si no conseguimos la suficiente humedad, la pasta de la soldadura puede llegar a secarse provocando que el proceso sea menos efectivo como juntas de soldadura insuficientes o defectos en el producto. 

• Ambiente insalubre para los trabajadores, proliferación de ciertos patógenos y parásitos 

La humedad puede afectar a la salud y al bienestar de los trabajadores, una humedad muy alta puede crear un ambiente incómodo para los trabajadores y a su vez un ambiente seco favorece la electricidad estática de la sala por lo que también perjudica a los trabajadores. 

Por ello es muy importante controlar la humedad relativa de las instalaciones, por ejemplo, se observa como el control de la humedad puede reducir la transmisión por el aire de virus como el SARS-CoV-2, la gripe estacional o incluso evitar la reproducción de hongos o insectos. 

¿Y cuando la humedad relativa es más alta? 

Una humedad excesiva puede causar condensación y corrosión dentro de los componentes dañando sus propiedades, reduciendo así su vida útil. Es importante conocer cuáles pueden ser los daños o defectos que puede provocar unos altos niveles de humedad, como, por ejemplo: 

• Los compuestos poliméricos fotosensibles son higroscópicos, al absorber la humedad ven afectadas sus propiedades provocando un fallo de los componentes

En la producción de semiconductores y circuitos integrados, un exceso de humedad puede afectar a la adhesión y provocar defectos en su fabricación.

•  Soldadura de bolas.

La pasta de soldadura puede absorber el agua causando una coalescencia deficiente provocando defectos de soldadura. 

• Salida de gases y líquidos.

Si el sistema electrónico absorbe demasiada agua puede expulsar gas o líquido durante el reflujo, incluso puede aumentar su tamaño. 

• Sala de fotolitografía.

Una alta humedad provoca que la sílice absorba la humedad esto hace que la adhesión de los fotorresistente no sea la adecuada provocando fracturas por tensión o defectos en la superficie. 

• Proceso de fabricación de obleas

Durante este proceso los rotadores rocían el relevador sobre la superficie, esto provoca que el disolvente se evapore, enfriando así la superficie de la oblea. Puede aparecer en la superficie una condensación del vapor de agua modificando las características del revelador, por eso están importante controlar la humedad relativa enfriando la oblea por debajo del punto de rocío del aire ambiente, evitando que se deteriore. 

En Prointer ofrecemos soluciones técnicas en el diseño de equipos e instalaciones, que te permitirán un control estricto de temperatura y humedad de alta precisión, facilitando tiempos de respuesta rápidos y adaptabilidad para una variedad de entornos. ¿Hablamos?