Les analyseurs d'oxygène et les capteurs d'oxygène électrochimiques de Southland Sensing contribuent à la fabrication de semi-conducteurs ultra-purs (UHP) en vérifiant la pureté des gaz de procédé, en protégeant les procédés sensibles à l'oxygène et en maintenant des atmosphères inertes tout au long des étapes de fabrication des plaquettes, de la croissance épitaxiale, des fours de diffusion, du conditionnement des semi-conducteurs et de la production électronique. De l'analyse de l'oxygène à des concentrations de l'ordre du ppb à la surveillance continue des procédés, nos solutions permettent d'optimiser le rendement des dispositifs, d'améliorer la fiabilité des produits et de réduire les risques de contamination.
La fabrication de semi-conducteurs et de produits électroniques exige des niveaux de pureté des gaz de procédé parmi les plus élevés du secteur. De la fabrication des plaquettes et la croissance épitaxiale à l'encapsulation avancée et l'assemblage des circuits imprimés, même des traces de contamination par l'oxygène peuvent réduire le rendement, compromettre les performances des dispositifs et impacter la fiabilité à long terme des produits. Alors que la fabrication de semi-conducteurs s'oriente de plus en plus vers des géométries de dispositifs plus petites et des technologies de procédés plus avancées, la mesure de l'oxygène est passée d'une surveillance à l'échelle du ppm (parties par million) à une mesure de très haute pureté (UHP) de l'ordre du ppb (parties par milliard).
Southland Sensing est spécialisée dans l'analyse de traces infimes d'oxygène au sein des gaz de procédé de très haute pureté (UHP) utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs. Nos analyseurs d'oxygène électrochimiques assurent une mesure en continu à l'échelle du « partie par milliard » (ppb) afin de vérifier la pureté des gaz, de détecter toute infiltration d'oxygène et de maintenir les atmosphères inertes requises pour les procédés de fabrication critiques. Qu'il s'agisse de surveiller de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène de haute pureté ou des gaz de procédé spéciaux, l'analyse continue de l'oxygène contribue à protéger les matériaux sensibles, à réduire la contamination et à optimiser le rendement de fabrication.
Tout au long du processus de production des semi-conducteurs, la surveillance de l'oxygène est essentielle à la protection des produits et des équipements. Des concentrations d'oxygène extrêmement faibles sont requises dans les fours de diffusion, les systèmes de croissance épitaxiale, les réacteurs CVD et MOCVD, les environnements de manipulation des plaquettes, les boîtes à gants pour semi-conducteurs et les systèmes de distribution de gaz UHP, où même des traces d'oxygène peuvent affecter la stabilité du processus. Lors de l'assemblage électronique, le brasage par refusion à faible teneur en oxygène minimise l'oxydation et améliore la qualité des joints de soudure, tandis que les salles blanches et les zones de stockage de gaz utilisent la surveillance de l'oxygène pour protéger le personnel des atmosphères appauvries en oxygène créées par les grands volumes de gaz inertes utilisés dans le processus.
Ce guide d'application examine les points critiques de mesure de l'oxygène dans les processus de fabrication de semi-conducteurs et de composants électroniques, explique où une surveillance de l'oxygène à l'échelle du « partie par milliard » (ppb) est requise et recommande les analyseurs ainsi que les capteurs électrochimiques d'oxygène de Southland Sensing les mieux adaptés à chaque application.
Pourquoi la surveillance de l'oxygène est importante dans la fabrication de semi-conducteurs et d'électronique : Même une contamination par l'oxygène de l'ordre du ppb peut réduire le rendement des semi-conducteurs, perturber des procédés de fabrication rigoureusement contrôlés et compromettre la fiabilité des produits. La surveillance continue de l'oxygène permet de vérifier la pureté des gaz de procédé, de garantir l'intégrité de l'atmosphère inerte, de détecter toute infiltration d'oxygène avant qu'elle n'entraîne des rebuts et de protéger le personnel des risques liés à une carence en oxygène dans les environnements sous azote, argon, hydrogène et gaz spéciaux.
Conçu pour la surveillance en continu de l'oxygène à ultra-haute pureté (UHP) dans les systèmes de distribution de gaz de procédé pour semi-conducteurs, les fours à diffusion, les réacteurs de dépôt et autres procédés de fabrication sensibles à la présence d'oxygène. L'OMD-675 assure une mesure continue de l'oxygène à des niveaux de l'ordre de la partie par milliard (ppb) et de la partie par million (ppm) très faible, offrant la sensibilité requise pour vérifier la pureté de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène et des gaz de procédé spéciaux de qualité « semi-conducteur » au point d'utilisation. Il est doté de fonctionnalités complètes, incluant des sorties 4–20 mA, une communication Modbus RTU et une intégration aisée aux systèmes SCADA, DCS et de contrôle des procédés à l'échelle de l'usine.
Southland Sensing fabrique des capteurs d'oxygène électrochimiques de remplacement de haute qualité, destinés aux boîtes à gants et aux systèmes à atmosphère inerte installés dans le monde entier. Qu'il s'agisse d'assurer la maintenance des analyseurs Southland existants ou de remplacer les capteurs de nombreux moniteurs d'oxygène tiers très répandus, nos capteurs rétablissent la précision de la mesure de l'oxygène, réduisent les temps d'arrêt et prolongent la durée de vie des équipements de surveillance critiques.
✓ Capteurs électrochimiques · Pièces de rechange pour OEM et concurrents
L'OMD-507 est un analyseur d'oxygène compact conçu pour s'intégrer aisément aux boîtes à gants et aux équipements OEM fonctionnant sous atmosphère inerte. Son faible encombrement, ses options de montage flexibles et sa technologie de capteur électrochimique fiable en font un choix idéal pour les fabricants de boîtes à gants recherchant une surveillance fiable de l'oxygène sans sacrifier un espace précieux à l'intérieur de l'enceinte ou sur le panneau de commande.
✓ Surveillance en ligne à passage direct · Surveillance au point d'utilisation
L'OMD-640 permet une mesure portable de l'oxygène à des niveaux de l'ordre de la partie par milliard (ppb) et du ppm ultra-faible dans les systèmes de gaz de procédé pour semi-conducteurs, facilitant ainsi la vérification rapide de la pureté des alimentations en azote, argon, hydrogène et gaz spéciaux de très haute pureté (UHP). Il est idéal pour la mise en service des systèmes de gaz de procédé, la qualification des armoires à gaz, la détection de fuites, la maintenance préventive et le dépannage sur divers équipements de fabrication.
✓ Analyse portable de l'oxygène au niveau du ppb · Vérification des gaz de procédé UHP
Dans les procédés de diffusion et d'oxydation thermique du silicium, la concentration en oxygène de l'atmosphère du four constitue un paramètre fondamental qui détermine directement la vitesse et la qualité de la croissance de l'oxyde, les profils de diffusion des dopants ainsi que la densité des états d'interface à la frontière Si/SiO₂. Qu'il s'agisse de procédés d'oxydation intentionnelle (nécessitant le maintien d'une concentration précise en O₂) ou de procédés de recuit sous atmosphère inerte (exigeant l'exclusion de l'oxygène pour éviter toute oxydation indésirable), la maîtrise de ces opérations repose sur une mesure précise et continue de la teneur en oxygène dans le flux de gaz alimentant le four.
Nos analyseurs d'oxygène pour traces ultra-faibles offrent la sensibilité de l'ordre du sub-ppm et le temps de réponse rapide nécessaires pour surveiller en temps réel les conditions de l'atmosphère du four, détecter les changements de gaz et confirmer que la pureté du gaz de procédé est conforme aux spécifications, avant et pendant chaque cycle de traitement thermique.
La soudure par refusion sous atmosphère d'azote est largement utilisée dans l'assemblage électronique pour prévenir l'oxydation du cuivre et des plages d'accueil, améliorer le mouillage de la soudure, réduire la formation de vides dans les joints de soudure et prolonger la durée de vie utile de la pâte à braser. L'efficacité de cette atmosphère d'azote dépend directement du maintien de la teneur en oxygène dans la zone de refusion en dessous du seuil spécifié pour l'alliage de soudure et la chimie du flux utilisés — généralement entre 100 et 1 000 ppm d'O₂ pour la soudure sans plomb standard, et en dessous de 50 à 100 ppm pour les applications de pointe à pas fin et celles exigeant une grande fiabilité.
La surveillance continue en ligne de l'oxygène à l'entrée, dans la zone de pointe et à la sortie du four de refusion permet de confirmer en temps réel que l'intégrité de la couverture d'azote est maintenue tout au long du profil de refusion et d'alerter immédiatement les opérateurs si les niveaux d'oxygène dépassent le point de consigne en raison d'une interruption de l'alimentation en azote, d'une dégradation du joint de porte ou de changements de vitesse du convoyeur.
Les procédés de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) destinés aux matériaux semi-conducteurs composés (GaAs, InP, GaN, InGaAs, etc.) nécessitent des gaz de procédé d'une pureté extrêmement élevée, avec des niveaux de contamination en oxygène et en humidité se situant généralement dans la gamme des parties par milliard (ppb). Même une contamination à l'état de traces par de l'oxygène dans le gaz vecteur (généralement H₂ ou N₂) ou dans les flux de réactifs peut engendrer des défauts dans la couche épitaxiale, dégrader la mobilité des porteurs de charge, accroître les concentrations d'impuretés résiduelles et réduire les performances du dispositif.
La surveillance de l'oxygène au point d'utilisation, à l'entrée du panneau de gaz et immédiatement en amont du réacteur, permet de détecter au plus tôt toute dégradation de la pureté du gaz et d'interrompre le procédé avant que le gaz contaminé n'atteigne la chambre de croissance et la plaquette.
La conception du système d'échantillonnage revêt une importance capitale dans les applications liées aux semi-conducteurs et à l'électronique, où les flux de gaz de procédé sont soumis à des pressions variables et peuvent contenir des espèces réactives, et où le système lui-même ne doit en aucun cas introduire de contamination par l'oxygène. Tous les composants du système en contact avec le fluide — tubes, raccords, vannes et régulateurs de débit — doivent être spécifiés pour une utilisation en ultra-haute pureté (UHP) propre à l'industrie des semi-conducteurs ; il s'agit généralement d'acier inoxydable 316L électropoli, associé à des raccords VCR ou à compression Swagelok afin de minimiser le dégazage et les risques de fuite.
Pour une surveillance au point d'utilisation sur les conduites d'alimentation en gaz de procédé à haute pression, une réduction de pression appropriée doit être intégrée en amont de l'analyseur. Le débit traversant l'analyseur doit être maintenu dans la plage spécifiée afin de garantir une mesure précise et reproductible.
Southland Sensing propose un soutien en ingénierie d'application pour aider à la conception des systèmes d'échantillonnage, au choix des matériaux et à l'installation, dans le cadre d'applications liées à la fabrication de semi-conducteurs et de composants électroniques. Contactez nos services pour discuter de la composition des gaz de procédé, de la pression, des conditions de débit et des exigences en matière de pureté.
Veuillez consulter notre Guide de compatibilité des sondes lambda (O₂) pour confirmer le capteur adapté à votre modèle d'analyseur et à votre application de procédé.
Nos ingénieurs d'application apportent leur aide pour le choix des capteurs, l'installation et les questions relatives aux zones dangereuses.
Nos ingénieurs d'application sont à votre disposition pour vous aider à choisir les capteurs, vous conseiller sur l'installation et répondre à toute autre question que vous pourriez avoir.
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