热导式传感器在半导体行业真空设备中的突出表现

半导体是指常温下介于导体和绝缘体之间具有导电性的材料。半导体的可控导电性使其在科学、技术和经济中发挥着非常重要的作用。半导体行业最上游是硅片制造,硅片行业实际上是由“硅的初步提纯、多晶硅制造、硅晶圆的制造”三个子行业组成的。

而真空设备又广泛应用于半导体行业。在工业生产中,真空主要用于减少工作空间的空气,保持工作空间的清洁。真空设备的使用是要遵循生产要求的,半导体行业生产中使用真空设备,使得员工工作区域的噪声水平大大降低,以满足半导体行业的技术要求。

因为在半导体制造行业,除了超净环境外,有些加工环节必须在真空环境下进行。大气中充满了氮气、氧气和其他气体分子,它们一直在运动。当这些气体分子移动到物体表面时,其中一些会附着在物体表面。虽然这对我们的日常生活不会有太大影响,但是这些细微的变化会给半导体器件的生产带来各种麻烦。

通常,半导体器件包含各种材料,如果气体分子混合在这些不同的材料层之间,器件的电学或光学特性就会受到损害。例如,当要在晶体层上外延生长一层晶体时,吸附在底部晶体表面的气体分子会阻止其上的原子按照晶格结构有序排列,导致外延层中出现大量缺陷。在严重的情况下,晶体不能扩展,只能获得多晶或无序原子排列的非晶。

因此,为了获得干净的晶体表面,通常需要将气体分子的密度降低到大气密度的几亿倍,即获得真空环境。为此,人们制造了大大小小的密封容器,并发明了各种真空泵来将空气从这些密封容器中抽出,使它们内部成为真空环境。

不过,半导体行业中使用的真空设备是有严格要求的,必须要对真空度进行严格把控。半导体元件真空生产环境中有严格的真空度标准,只有在标准范围内才能保证元件的生产质量,对于真空度的监测一般使用的是热导传感器。热导传感器是真空科学研究和真空测试技术的重要检测元件。基于皮拉尼原理的热导传感器广泛用于测量105帕至10-1帕的粗真空。

对于真空度测量仪器的选择,工采网代理了两款热导式传感器,瑞士Neroxis 热导式气体传感器 - MTCS2601和荷兰Xensor 热导式气体传感器 - XEN-TCG3880。MTCS2601对安装位置不敏感,可以使用在串扰气体环境中,与一个简单恒定的温度电路兼容。XEN-TCG3880适用于10mPa～10KPa 之间的真空度测量。