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      半導體無塵車間建設及環境技術要求

      發布者:中建南方時間:2022-03-03

            小小的一顆芯片,內部卻是復雜的電路網絡,體積小,可能只有指甲蓋大小,上面卻分布著無數個晶體管,甚至有時候一個一厘米見方的芯片上就有十幾億的晶體管,越是高級的芯片,上面分布的晶體管數量越多。半導體的是一種很精細的東西,對制造環境要求很高,一粒小小的灰塵可能就會讓電子器件短路或直接報廢,因此半導體的生產需要在無塵車間進行。

      一、半導體芯片生產環境的要求

            由于電子產品在制造、生產過程中對室內空氣環境和品質的要求極為嚴格,主要以控制微粒和浮塵為主要對象,同時還對其環境的溫濕度、新鮮空氣量、噪聲等作出了嚴格的規定。

      1. 室內的噪聲級(空態):不應大于65dB(A);

      2. 垂直流潔凈室滿布比不應小于60%,水平單向流潔凈室不應小于40%,否則就是局部單向流了;

      3. 與室外的靜壓差不應小于10Pa,不同空氣潔凈度的潔凈區與非潔凈區之間的靜壓差不應小于5Pa;

      4. 潔凈室內的新鮮空氣量應取下列二項中的最大值:

      5. 補償室內排風量和保持室內正壓值所需的新鮮空氣量之和。

      6. 保證供給潔凈室內每人每小時的新鮮空氣量不小于40m3。

      7. 凈化空調系統加熱器,應設置新風,超溫斷電保護,若采用點加濕時應設置無水保護。寒冷地區,新風系統應設置防凍保護措施。

      二、設計施工與高建造費用

            半導體潔凈車間對車間潔凈度有著嚴格的潔要求,其設計施工是相當復雜的。此外,潔凈度越高,建造費用也越高。例如100級(FS 209)單向流潔凈室,僅室內裝修與空調潔凈系統的建造費用為10000元/㎡。再加上消防、三廢、供配電和自控系統,建造費用更是高達25000元-30000元/㎡。

      當完成半導體潔凈車間的建造后,還要經過3方面的驗收,即:空態驗收、靜態驗收、動態驗收,只有完成驗收才能投入日常使用。因此,面臨巨大的技術風險,以及后續運行、維護和調試、檢測的壓力。

      三、半導體芯片溫濕度控制

            半導體潔凈室中相對濕度的目標值大約控制在30至50%的范圍內,允許誤差在±1%的狹窄的范圍內,例如光刻區──或者在遠紫外線處理(DUV)區甚至更小──而在其他地方則可以放松到±5%的范圍內。

      因為相對濕度有一系列可能使潔凈室總體表現下降的因素,其中包括:

      1.細菌生長;

      2.工作人員感到室溫舒適的范圍;

      3.出現靜電荷;

      4.金屬腐蝕;

      5.水汽冷凝;

      6.光刻的退化;

      7.吸水性;

            細菌和其他生物污染(霉菌,病毒,真菌,螨蟲)在相對濕度超過60%的環境中可以活躍地繁殖。一些菌群在相對濕度超過30%時就可以增長。合景凈化工程公司認為,應將濕度控制在處于40%至60%的范圍之間時,可以使細菌的影響以及呼吸道感染降至最低。

      相對濕度在40%至60%的范圍同樣也是人類感覺舒適的適度范圍。濕度過高會使人覺得氣悶,而濕度低于30%則會讓人感覺干燥,皮膚皸裂,呼吸道不適以及情感上的不快。

            高濕度實際上減小了潔凈室表面的靜電荷積累──這是人們希望的結果。較低的濕度比較適合電荷的積累并成為潛在的具有破壞性的靜電釋放源。當相對濕度超過50%時,靜電荷開始迅速消散,但是當相對濕度小于30%時,它們可以在絕緣體或者未接地的表面上持續存在很長一段時間。

      相對濕度在35%到40%之間可以作為一個令人滿意的折中,半導體潔凈室一般都使用額外的控制裝置以限制靜電荷的積累。

      很多化學反應的速度,包括腐蝕過程,將隨著相對濕度的增高而加快。所有暴露在潔凈室周圍空氣中的表面都很快地被覆蓋上至少一層單分子層的水。當這些表面是由可以與水反應的薄金屬涂層組成時,高濕度可以使反應加速。幸運的是,一些金屬,例如鋁,可以與水形成一層保護型的氧化物,并阻止進一步的氧化反應;但另一種情況是,例如氧化銅,是不具有保護能力的,因此,在高濕度的環境中,銅制表面更容易受到腐蝕。

            此外,在高的相對濕度環境下,由于水分的吸收,使烘烤循環后光刻膠膨脹加重。光刻膠附著力同樣也可以受到較高的相對濕度的負面影響;較低的相對濕度(約30%)使光刻膠附著更加容易,甚至不需要聚合改性劑。

            在半導體潔凈室中控制相對濕度不是隨意的。潔凈室行業壁壘高,下游客戶要求極其嚴格。IC 半導體、光電類產品制造商一次性建廠投資較高,其生產條件要求非常嚴格,任何一個小瑕疵會影響芯片和面板的良率,對潔凈室的穩定性要求非常高。中建南方擁有二十年行業經驗,能為客戶提供一站式的設計、裝修、改造、


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