熱導式傳感器的特點及在半導體元件真空生產環境中的應用

2020-12-20 電子發燒友

熱導式傳感器的特點及在半導體元件真空生產環境中的應用

佚名 發表於 2020-12-18 15:01:36

半導體是指常溫下介於導體和絕緣體之間具有導電性的材料。半導體的可控導電性使其在科學、技術和經濟中發揮著非常重要的作用。半導體行業最上遊是矽片製造，矽片行業實際上是由「矽的初步提純、多晶矽製造、矽晶圓的製造」三個子行業組成的。

而真空設備又廣泛應用於半導體行業。在工業生產中，真空主要用於減少工作空間的空氣，保持工作空間的清潔。真空設備的使用是要遵循生產要求的，半導體行業生產中使用真空設備，使得員工工作區域的噪聲水平大大降低，以滿足半導體行業的技術要求。

因為在半導體製造行業，除了超淨環境外，有些加工環節必須在真空環境下進行。大氣中充滿了氮氣、氧氣和其他氣體分子，它們一直在運動。當這些氣體分子移動到物體表面時，其中一些會附著在物體表面。雖然這對我們的日常生活不會有太大影響，但是這些細微的變化會給半導體器件的生產帶來各種麻煩。

通常，半導體器件包含各種材料，如果氣體分子混合在這些不同的材料層之間，器件的電學或光學特性就會受到損害。例如，當要在晶體層上外延生長一層晶體時，吸附在底部晶體表面的氣體分子會阻止其上的原子按照晶格結構有序排列，導致外延層中出現大量缺陷。在嚴重的情況下，晶體不能擴展，只能獲得多晶或無序原子排列的非晶。

因此，為了獲得乾淨的晶體表面，通常需要將氣體分子的密度降低到大氣密度的幾億倍，即獲得真空環境。為此，人們製造了大大小小的密封容器，並發明了各種真空泵來將空氣從這些密封容器中抽出，使它們內部成為真空環境。

不過，半導體行業中使用的真空設備是有嚴格要求的，必須要對真空度進行嚴格把控。半導體元件真空生產環境中有嚴格的真空度標準，只有在標準範圍內才能保證元件的生產質量，對於真空度的監測一般使用的是熱導傳感器。熱導傳感器是真空科學研究和真空測試技術的重要檢測元件。基於皮拉尼原理的熱導傳感器廣泛用於測量105帕至10-1帕的粗真空。

對於真空度測量儀器的選擇，兩款熱導式傳感器，瑞士Neroxis 熱導式氣體傳感器 - MTCS2601和荷蘭Xensor 熱導式氣體傳感器 - XEN-TCG3880。MTCS2601對安裝位置不敏感，可以使用在串擾氣體環境中，與一個簡單恆定的溫度電路兼容。XEN-TCG3880適用於10mPa～10KPa 之間的真空度測量。

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