在半導(dǎo)體制造中，氣體的純度與顆粒控制直接關(guān)系到晶圓的良率。氣體過濾器的選擇，決定了整個(gè)產(chǎn)線能否穩(wěn)定運(yùn)行。市場(chǎng)上常見的兩類方案是 金屬燒結(jié)濾芯 與 聚合物過濾器。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、性能、壽命上各有優(yōu)劣，但隨著先進(jìn)制程對(duì)潔凈度要求不斷提高，工程師不得不重新審視：究竟哪種過濾器才是半導(dǎo)體行業(yè)的最佳選擇?

一、兩類過濾器的基本原理

1. 金屬燒結(jié)濾芯

材料：316L 不銹鋼、鎳、鈦等金屬粉末;

工藝：高溫真空燒結(jié)形成多孔結(jié)構(gòu);

特點(diǎn)：全金屬焊接，無有機(jī)物析出，孔徑分布均勻;

應(yīng)用：超高純氣體過濾、真空系統(tǒng)、高壓工況。

2. 聚合物過濾器

材料：PTFE、PVDF、PEEK 等高分子材料;

工藝：擠出或拉伸制成微孔膜;

特點(diǎn)：孔徑可控、成本低、重量輕;

應(yīng)用：普通氣體過濾、液體凈化、生物制藥。

二、過濾精度對(duì)比

半導(dǎo)體工藝對(duì)顆粒的容忍度極低。

聚合物過濾器：常見精度為 0.01–0.05 μm，部分可達(dá) 0.003 μm，但在高壓和高溫下穩(wěn)定性差;

金屬燒結(jié)濾芯：恒歌產(chǎn)品精度可達(dá) 0.003 μm，9 LRV 顆粒攔截能力，同時(shí)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

> 數(shù)據(jù)來源：SEMI F20/F38 要求氣體過濾器具備亞微米顆粒攔截能力，先進(jìn)制程普遍采用 ≤0.003 μm 過濾精度。

結(jié)論：在過濾精度方面，金屬燒結(jié)濾芯在極端工況下更穩(wěn)定。

三、耐溫耐壓性能對(duì)比

聚合物過濾器：耐溫 ≤120 ℃，耐壓一般 ≤5 MPa;

金屬燒結(jié)濾芯：耐溫 ≤600 ℃，耐壓 ≤20 MPa，可用于高壓氣體與腔室烘烤環(huán)境。

這意味著，聚合物適合一般應(yīng)用，而金屬燒結(jié)濾芯可以覆蓋半導(dǎo)體 高壓、真空、高溫 等復(fù)雜工況。

四、壽命與維護(hù)成本

聚合物過濾器：一次性使用，壽命短，更換頻繁;

金屬燒結(jié)濾芯：可反吹、可超聲波清洗，壽命是聚合物的 5–10 倍。

根據(jù) DOE 數(shù)據(jù)，在 300 mm 晶圓廠，氣體過濾器平均每年需要維護(hù) 3–5 次。采用一次性聚合物濾芯，維護(hù)成本高;而金屬燒結(jié)濾芯減少了更換頻率和停機(jī)次數(shù)，TCO(總擁有成本)下降 20%–30%。

五、污染風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比

聚合物過濾器：存在析出風(fēng)險(xiǎn)，尤其在與腐蝕性氣體(如 HCl、HF)接觸時(shí)，可能分解生成雜質(zhì);

金屬燒結(jié)濾芯：全金屬結(jié)構(gòu)，零有機(jī)析出，適合氟化物、氫氣等活性氣體。

在先進(jìn)制程和新能源氫能領(lǐng)域，污染風(fēng)險(xiǎn)往往比成本更關(guān)鍵。

六、行業(yè)應(yīng)用案例

1. 半導(dǎo)體工藝氣體過濾

恒歌 BF 系列大宗氣體過濾器在氣源端使用全金屬燒結(jié)濾芯，可長期承受高壓輸送，避免氣柜顆粒進(jìn)入產(chǎn)線。

2. IGS 面板過濾

SF 系列面板過濾器通過 C/W 型密封兼容性，在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn) 0.003 μm 攔截，聚合物無法滿足長期高溫環(huán)境要求。

3. MFC 儀器保護(hù)

MF 系列保護(hù)過濾器延長 MFC 使用壽命 2–3 倍。聚合物在高溫烘烤環(huán)境下無法替代。

4. 真空與擴(kuò)散應(yīng)用

DF 系列擴(kuò)散器過濾器通過金屬多孔結(jié)構(gòu)改善氣體分布，避免湍流。聚合物則因熱穩(wěn)定性不足，無法應(yīng)用于此。

如果是一般工業(yè)過濾或液體凈化，聚合物過濾器足夠;

如果是半導(dǎo)體、光伏、新能源等高潔凈度場(chǎng)景，金屬燒結(jié)濾芯是唯一可行的長期解決方案。

八、為什么半導(dǎo)體更傾向金屬燒結(jié)濾芯?

從行業(yè)趨勢(shì)看，隨著制程線寬不斷縮小，聚合物過濾器的局限性會(huì)越來越明顯。SEMI 標(biāo)準(zhǔn)、ISO Class 1 要求、氫能安全規(guī)范都指向一個(gè)方向：過濾器必須具備高精度、耐高溫、耐高壓、零析出特性。

恒歌通過 BF、SF、MF、DF 系列產(chǎn)品，建立了全鏈路的金屬燒結(jié)過濾體系，覆蓋從源頭到腔室的每一個(gè)環(huán)節(jié)。這種體系不僅符合標(biāo)準(zhǔn)，更是面向未來 2 nm 甚至 1.4 nm 工藝的必然選擇。

金屬燒結(jié)濾芯與聚合物過濾器并不是完全對(duì)立的關(guān)系，而是應(yīng)用場(chǎng)景不同。對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)而言，聚合物過濾器的局限性已越來越難以滿足需求。金屬燒結(jié)濾芯憑借 0.003 微米精度、耐溫耐壓、可清洗長壽命和零析出優(yōu)勢(shì)，正在成為行業(yè)主流選擇。

未來，隨著制程進(jìn)一步演進(jìn)，金屬燒結(jié)過濾器不僅會(huì)在半導(dǎo)體中全面取代聚合物，還將在氫能、航空航天等領(lǐng)域展現(xiàn)更大價(jià)值。

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