半導體濺射工藝作為芯片薄膜制備的核心環(huán)節(jié)，常需使用氫氣作為特殊工藝氣體或設(shè)備清洗氣體，而氫氣極易燃，在真空濺射室等密閉環(huán)境中，微量泄漏就可能引發(fā)燃爆隱患，嚴重影響工藝穩(wěn)定性與生產(chǎn)安全。工采網(wǎng)將系統(tǒng)解析濺射工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分析氫氣的安全風險，并提出基于雙傳感復合監(jiān)測技術(shù)的專業(yè)解決方案。

半導體濺射工藝概述

半導體濺射工藝（Sputtering）是一種常用的薄膜制備技術(shù)，也稱為物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）。該技術(shù)通過在真空環(huán)境下，將高能粒子射向靶材，使靶材表面的原子或分子得到解離和釋放，然后在襯底表面形成一層物質(zhì)膜，從而實現(xiàn)對襯底表面的改性和薄膜制備。這一過程需要精確控制多個參數(shù)以確保薄膜質(zhì)量。

濺射制程包括以下關(guān)鍵步驟：首先是抽真空，將濺射腔室抽至高真空狀態(tài)，壓強一般在 10?? - 10?? Torr 范圍。這一步驟可減少雜質(zhì)氣體對薄膜質(zhì)量的影響，保證濺射原子或分子在襯底上均勻沉積。接著，在達到所需真空度后，向腔室內(nèi)通入氬氣等工作氣體。氬氣在電場作用下被電離，產(chǎn)生的氬離子在電場加速下轟擊靶材。最后，靶材原子被濺射后在襯底表面沉積形成薄膜，在此過程中，濺射功率、氣體流量、襯底溫度等參數(shù)都需要嚴格控制。

半導體濺射工藝中氫氣（H?）的特性和安全風險

在半導體濺射工藝中，氫氣（H?）常用于某些特殊薄膜沉積（如金屬、硅化物薄膜）或作為設(shè)備清洗氣體。然而，氫氣的物理化學特性帶來了顯著的安全挑戰(zhàn)。

氫氣（H?）：氫氣是一種常見的用于某些特殊濺射工藝或設(shè)備清洗的氣體。它具有極易燃的特性，其燃燒范圍很寬，在空氣中的體積分數(shù)為4.0% - 75.6%時，遇到火源就會發(fā)生劇烈燃燒。在半導體制造環(huán)境中，即使是一個小的靜電火花或者高溫表面，都可能引發(fā)氫氣燃燒，導致火災甚至爆炸。例如，當氫氣泄漏到一個封閉的、有潛在火源的空間（如電氣設(shè)備附近）時，危險系數(shù)會急劇上升。

雙傳感復合監(jiān)測技術(shù)解決方案

針對半導體濺射工藝 “低壓環(huán)境數(shù)據(jù)漂移、多氣體干擾誤報、高溫場景穩(wěn)定性差” 三大痛點，工采網(wǎng)建議采用雙傳感復合監(jiān)測技術(shù)：融合 “催化燃燒 + 熱導式” 雙傳感器，覆蓋爆炸極限監(jiān)測 0-100% LEL與高純氫氣純度檢測99.999%-100%全量程。其中催化燃燒氫氣傳感器快速響應，可快速捕捉 PVD 腔體泄漏的微量氫氣(低至 0.1% LEL);熱導式氫氣傳感器高分辨率，可以精準監(jiān)測作為載氣的高純氫氣純度，確保薄膜沉積質(zhì)量。

催化燃燒型氫氣傳感器TGS6812：TGS6812-D00是催化燃燒式的氣體傳感器，可以檢測100%LEL水平 的氫氣，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應、線性輸出的特點，不僅可監(jiān)測氫氣，還可以用于檢測甲烷與LP氣體。這對于固定式燃料電池將氫氣作為可燃氣體時的泄漏檢測是個非常優(yōu)秀的方案。特點： 線性輸出、使用壽命長 對酒精靈敏度低、對氫氣、甲烷與LP等物質(zhì)有較高靈敏度

熱導式氣體傳感器XEN-5320-HP通過測量氣體導熱系數(shù)變化判斷氫氣濃度，適用于寬量程檢測（從100ppm到100%的氫氣濃度），響應速度快T90＜3s、穩(wěn)定性高，且不受可燃氣體中毒影響。該類傳感器普遍用于工業(yè)環(huán)境、研發(fā)及醫(yī)療領(lǐng)域中氫氣、氦氣、二氧化碳等二元或多組分氣體的比例監(jiān)控與泄漏檢測。