¿En qué procesos de fabricación de semiconductores se pueden utilizar los líquidos fluorados electrónicos?

Los semiconductores se dividen en dos grandes sectores: la fabricación de obleas en el front-end y el encapsulado y pruebas en el back-end. Los líquidos fluorados electrónicos no participan en las reacciones químicas de la litografía o el grabado en sí mismos; más bien, desempeñan principalmente cinco funciones: limpieza y secado de precisión, gestión térmica de equipos, pruebas de fiabilidad de dispositivos, detección de fugas en cámaras y utillajes, y dilución especial, cubriendo múltiples pasos críticos del proceso.

Durante la producción de obleas, las cajas de transferencia de obleas FOUP, los utillajes cerámicos, las pinzas y los accesorios de cámara acumulan partículas, aceites fluorados y contaminantes orgánicos. Los líquidos fluorados electrónicos son compatibles con procesos de desengrasado por vapor y limpieza por inmersión/pulverización. Gracias a su baja tensión superficial, penetran en huecos finos para eliminar micropartículas y residuos de grasa; se volatilizan completamente sin dejar manchas de agua ni contaminación iónica, cumpliendo con los requisitos de limpieza de las salas blancas y protegiendo las obleas de la contaminación secundaria.

Nota: Los líquidos fluorados de grado industrial ordinario no se utilizan directamente en procesos húmedos de obleas desnudas. Los escenarios que implican contacto directo con la oblea requieren grados de ultraalta pureza para semiconductores con impurezas de iones metálicos estrictamente controladas.

Las máquinas de litografía, los grabadores de plasma y los equipos de deposición de películas delgadas CVD tienen requisitos extremadamente altos de uniformidad de temperatura. Incluso una desviación de temperatura mínima puede causar desviaciones en el ancho de línea de grabado y un grosor de película desigual, reduciendo directamente el rendimiento. Los líquidos fluorados, como medios de transferencia de calor aislantes, se utilizan en sistemas de control de temperatura de circulación chiller de los equipos. A diferencia del enfriamiento por agua, los líquidos fluorados son aislantes y no conductores; incluso si se produce una fuga, no dañarán componentes de alta precisión como cámaras y electrodos, garantizando temperaturas de proceso estables y controlables para el grabado y la deposición.

Para el encapsulado avanzado, como el flip-chip, QFN, BGA y la integración heterogénea SiP, quedan fundente, residuos de pasta de soldadura y polvo de corte después de la soldadura por reflujo. Los líquidos fluorados electrónicos pueden utilizar procesos de limpieza por vapor para disolver y eliminar residuos de fundente y contaminantes iónicos. Son compatibles con el cobre, el niquelado y la mayoría de los materiales de encapsulado plástico, evitando la corrosión de pines y la migración electroquímica, y reduciendo el riesgo de fallo posterior del dispositivo. Para dispositivos de micropines con pasos extremadamente pequeños, la baja tensión superficial puede penetrar en los huecos de los pines para lograr una limpieza interna. Después de la limpieza, se volatilizan y secan rápidamente sin requerir un proceso de secado adicional.

Al aplicar recubrimientos protectores nano para semiconductores y recubrimientos lubricantes fluorados, los líquidos fluorados sirven como disolventes portadores de dilución para dispersar uniformemente los componentes activos del recubrimiento. El recubrimiento diluido forma una película uniforme sin dañar la estructura molecular de los recubrimientos a base de flúor; después de la aplicación, el disolvente se volatiliza completamente, formando una película protectora ultrafina en las superficies de chips y módulos. Esto se utiliza ampliamente en el procesamiento protector de dispositivos de potencia y dispositivos MEMS.

En las pruebas de envejecimiento de chips y la verificación de fiabilidad por ciclos de temperatura, los líquidos fluorados, como medios de intercambio de calor aislantes, permiten pruebas de inmersión en un amplio rango de temperatura de -40°C a 125°C. Al sumergir directamente los chips bajo prueba y las tarjetas de sonda, pueden conducir el calor rápidamente y controlar la temperatura sin causar cortocircuitos, simulando las condiciones de funcionamiento extremas reales de chips automotrices y dispositivos de potencia para completar la selección de fiabilidad.

Para cámaras de vacío, carcasas de encapsulado y sellos de tuberías, los líquidos fluorados se utilizan como medios de detección de fugas trazadores. El líquido penetra en pequeños puntos de fuga para localizar rápidamente las posiciones de fuga; después de la detección, el disolvente se volatiliza por sí solo sin residuos en la superficie de la pieza, eliminando la necesidad de un proceso de limpieza secundario. Esto se utiliza ampliamente en las pruebas de sellado de componentes de equipos de semiconductores.

Diferentes escenarios de proceso tienen prioridades completamente diferentes para los indicadores de líquidos fluorados:

Los productos tradicionales de HFC y HFE con GWP alto están siendo cada vez más restringidos por las regulaciones globales de F-gas y REACH. Representados por el Líquido Fluorado Electrónico 39, la nueva generación de disolventes fluorados HCFO no son inflamables, con GWP < 1 y ODP ≈ 0, y tienen una excelente compatibilidad de materiales. Pueden utilizarse en la limpieza de encapsulado/pruebas, limpieza de utillajes, dilución de recubrimientos y algunos escenarios de transferencia de calor, sirviendo como alternativas reciclables a HCFC-141b, HCFC-225 y los disolventes HFE tradicionales. Son compatibles con los equipos de limpieza por vapor de las líneas de producción, reduciendo la presión de cumplimiento corporativa.

Los líquidos fluorados electrónicos abarcan múltiples pasos de procesos de semiconductores, incluyendo limpieza de utillajes, control de temperatura de equipos, limpieza de encapsulado avanzado, dilución de recubrimientos, pruebas de fiabilidad, detección de fugas de hermeticidad y secado MEMS. No son productos químicos de proceso que participen en las reacciones químicas de los chips, pero son medios auxiliares importantes para garantizar el rendimiento y el funcionamiento estable de los equipos. En el contexto del endurecimiento de las cadenas de suministro de materiales importados y las regulaciones ambientales más estrictas, las soluciones de domesticación de líquidos fluorados de nueva generación con bajo GWP se están convirtiendo en una opción importante para la actualización de procesos en las empresas de encapsulado/pruebas de semiconductores y fabricación de componentes.