La fabricación de semiconductores exige una precisión implacable. A medida que se minimizan los transistores y se amplían los circuitos, incluso niveles mínimos de variación ambiental pueden provocar defectos, pérdida de rendimiento o fallos en la fiabilidad final. Sin duda, el aspecto más importante y descuidado de un proceso sin defectos es el control de la humedad. El máximo rendimiento no solo se basa en equipos de última generación para salas blancas de semiconductores, sino también en prácticas de deshumidificación de salas blancas de semiconductores cuidadosamente perfeccionadas, con especial atención a los parámetros específicos del proceso.

El papel de la humedad en la fabricación de semiconductores

La humedad no es solo un lujo, sino un factor importante en las plantas de fabricación de semiconductores. La humedad no controlada presenta los siguientes riesgos:

• Oxidación de superficies sensibles de obleas
• Descarga electrostática (ESD), especialmente en condiciones de baja humedad
• Contaminación de partículas por adhesión de vapor de agua
• Corrosión causada por la humedad durante las etapas de envasado y prueba

Dado que hoy en día los dispositivos semiconductores se fabrican a escala nanométrica, estos riesgos son mayores. Por lo tanto, el control de la humedad de los semiconductores no es solo una buena idea, sino un imperativo técnico.

Comprender la sala limpia de semiconductores

Las fábricas de semiconductores se construyen con niveles extremadamente bajos de partículas en suspensión, fluctuaciones de temperatura y humedad. Las salas blancas se clasifican según la cantidad y el diámetro aceptables de partículas por metro cúbico, según la clasificación ISO o la Norma Federal 209E.

En este entorno, los equipos de salas blancas para semiconductores no solo regulan el flujo de aire y la filtración, sino que también estabilizan la temperatura y la humedad. La integración de los sistemas de salas blancas debe garantizar la armonización de los parámetros ambientales. Esto es especialmente cierto en operaciones delicadas como la litografía, la deposición química de vapor (CVD) y el grabado.

Equipos críticos para salas blancas de semiconductores para el control ambiental

Las fábricas modernas utilizan diversos equipos de alto rendimiento para monitorear las condiciones ambientales. Para el control de la pureza del aire y la humedad, los siguientes equipos son los más importantes:

• Filtros HEPA y ULPA: eliminan partículas en el aire tan pequeñas como 0,12 micrones, lo que mejora la limpieza del aire y el control de la humedad al garantizar patrones de flujo de aire estables.
• Sistemas HVAC para salas limpias: Los sistemas especializados de calefacción, ventilación y aire acondicionado están diseñados específicamente para áreas individuales de la sala limpia.
• Sistemas de monitoreo ambiental: Siempre atentos a la humedad, temperatura y partículas en el aire, ofreciendo advertencias y registro de datos en tiempo real.
• Unidades de deshumidificación: integradas en los sistemas HVAC en la mayoría de los casos, son los impulsores clave para lograr puntos de rocío ultrabajos en zonas de alta sensibilidad.

Todos los equipos para la sala limpia de semiconductores deben estar diseñados con bajo mantenimiento, compatibilidad y confiabilidad para garantizar el tiempo de funcionamiento y la estabilidad del proceso.

Técnicas avanzadas de deshumidificación de salas blancas de semiconductores

La regulación óptima de la humedad en salas blancas de semiconductores supone un reto tecnológico, especialmente cuando la humedad ambiental presenta un punto de rocío alto o muy bajo, lo que requiere plantas (hasta -40 °C o incluso -60 °C). Aquí es donde entra en juego la tecnología de deshumidificación para salas blancas de semiconductores.

Las técnicas de deshumidificación empleadas son:

• Deshumidificadores desecantes: emplean material higroscópico para desecar el aire y son ideales para aplicaciones de baja HR.
• Deshumidificadores basados ​​en refrigeración: enfrían el aire para transportar agua, óptimo para niveles generales de demandas de control de humedad.
• Sistemas híbridos: El desecante y la refrigeración se combinan para lograr un funcionamiento eficaz en condiciones de control estrictas.

Los sistemas a menudo se construyen con capacidad de zonificación, donde las zonas individuales de la sala limpia pueden tener diferentes niveles de humedad según la etapa del proceso y la sensibilidad del equipo.

Ventajas del control de humedad mediante semiconductores integrados

Un método de control de humedad de semiconductores integrado tiene varias ventajas operativas:

• Rendimiento mejorado: la humedad constante evita defectos de humedad y proporciona una mayor proporción de chips utilizables.
• Tiempo de inactividad reducido: Los sistemas de control ambiental automatizados reducen la manipulación y la depuración manual al mínimo absoluto.
• Cumplimiento y Certificación: La conformidad con la norma ISO 14644 o la certificación GMP se vuelve más sencilla con excelentes sistemas de control en funcionamiento.
• Eficiencia energética: Los sistemas de deshumidificación avanzados pueden ser energéticamente eficientes y al mismo tiempo controlarse dentro de límites estrictos.

Además, a medida que las fábricas se automatizan y funcionan con inteligencia artificial, los sistemas de control de humedad se integran en otros sistemas, como los sistemas de ejecución de fabricación (MES) y los sistemas de gestión de edificios (BMS), para que estén controlados de forma centralizada y tengan capacidad de mantenimiento predictivo.

Conclusión

El control de la humedad durante la fabricación de semiconductores es una cuestión secundaria: es un factor clave para la calidad, la consistencia y la rentabilidad. Mediante el uso de tecnología avanzada de salas blancas para semiconductores y métodos adecuados de deshumidificación, las fábricas pueden lograr las tolerancias precisas necesarias para fabricar chips de nueva generación.

Al adoptar sistemas de control de humedad de semiconductores integrados, inteligentes y de bajo consumo, podrá satisfacer las crecientes demandas de mercados que abarcan desde la IA y el IoT hasta la automoción y la industria aeroespacial. En un mundo donde una micra es crucial, el entorno que cree es aún más crucial.