La fabricación de semiconductores exige una precisión extrema. A medida que se minimizan los transistores y se incrementa la complejidad de los circuitos, incluso variaciones ambientales mínimas pueden provocar defectos, pérdidas de rendimiento o fallos de fiabilidad. Sin duda, el aspecto más importante y a menudo ignorado de un proceso sin defectos es el control de la humedad. El máximo rendimiento no solo se basa en equipos de salas blancas de semiconductores de última generación, sino también en prácticas de deshumidificación meticulosamente perfeccionadas, teniendo en cuenta parámetros de proceso específicos.

El papel de la humedad en la fabricación de semiconductores

La humedad no es un lujo, sino un factor importante en las instalaciones de fabricación de semiconductores. La humedad descontrolada plantea los siguientes riesgos:

• Oxidación de superficies de obleas sensibles
• Descarga electrostática (ESD), especialmente en condiciones de baja humedad.
• Contaminación por partículas a través de la unión del vapor de agua
• Corrosión causada por la humedad durante las etapas de embalaje y prueba

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

Comprender las salas blancas de semiconductores

Las fábricas de semiconductores, o fabs, se construyen con niveles extremadamente bajos de partículas en suspensión, fluctuaciones de temperatura y humedad. Las salas blancas se clasifican según el número y el diámetro aceptables de partículas por metro cúbico, de acuerdo con 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 importante 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 monitorizar las condiciones ambientales. En cuanto a la limpieza del aire y el control de la humedad, los siguientes equipos son de suma importancia:

• Filtros HEPA y ULPA: Eliminan partículas en suspensión de hasta 0,12 micras, garantizando la limpieza del aire y el control de la humedad al asegurar patrones de flujo de aire estables.
• Sistemas de climatización para salas blancas: Los sistemas especializados de calefacción, ventilación y aire acondicionado se adaptan específicamente a las distintas áreas de la sala blanca.
• Sistemas de monitoreo ambiental: Siempre atentos a la humedad, la temperatura y las partículas en suspensión, ofrecen alertas en tiempo real y registro de datos.
• Unidades de deshumidificación: Integradas en los sistemas HVAC en la mayoría de los casos, son los elementos clave para lograr puntos de rocío ultrabajos en zonas de alta sensibilidad.

Todos los equipos para la sala blanca de semiconductores deben diseñarse con bajo mantenimiento, compatibilidad y fiabilidad para garantizar el tiempo de actividad y la estabilidad del proceso.

Técnicas avanzadas de deshumidificación de salas blancas para semiconductores

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

Las técnicas de deshumidificación empleadas son:

• Deshumidificadores desecantes: Estos utilizan material higroscópico para desecar el aire y son ideales para aplicaciones con baja humedad relativa.
• Deshumidificadores basados ​​en refrigeración: Enfrían el aire para transportar agua, lo que resulta óptimo para los niveles generales de demanda de control de humedad.
• Sistemas híbridos: Se combinan desecante y refrigeración para un funcionamiento eficaz bajo condiciones de control estrictas.

Los sistemas suelen construirse con capacidad de zonificación, de manera que las distintas zonas de la sala blanca pueden tener diferentes niveles de humedad en función de la fase del proceso y la sensibilidad del equipo.

Ventajas del control de humedad integrado en semiconductores

Un método integrado de control de humedad mediante semiconductores presenta varias ventajas operativas:

• Mayor rendimiento: Una humedad constante previene defectos por humedad y proporciona una mayor proporción de virutas utilizables.
• Reducción del tiempo de inactividad: Los sistemas automatizados de control ambiental reducen al mínimo absoluto las manipulaciones y depuraciones manuales.
• Cumplimiento y certificación: La conformidad con la norma ISO 14644 o la certificación GMP se simplifica con excelentes sistemas de control en funcionamiento.
• Eficiencia energética: Los sistemas de deshumidificación avanzados pueden ser energéticamente eficientes y, al mismo tiempo, estar controlados dentro de límites estrictos.

Además, a medida que las fábricas se automatizan y se basan en la IA, los sistemas de control de humedad se están integrando en otros sistemas, como los sistemas de ejecución de fabricación (MES) y los sistemas de gestión de edificios (BMS), para que sean controlados centralmente y capaces de realizar mantenimiento predictivo.

Conclusión

El control de la humedad en la fabricación de semiconductores es fundamental para la calidad, la uniformidad y la rentabilidad. Mediante el uso de tecnología avanzada para salas blancas de semiconductores y métodos adecuados de deshumidificación, las fábricas pueden alcanzar las tolerancias precisas necesarias para la producción de chips de última generación.

Al adoptar sistemas de control de humedad basados ​​en semiconductores, integrados, inteligentes y de bajo consumo, usted se posiciona para 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 usted crea lo es aún más.