半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)環(huán)境參數(shù)要求極為嚴(yán)格。 在溫度方面，一般電子廠房的溫度應(yīng)控制在 22℃±1℃左右，如江蘇南京半導(dǎo)體制造無(wú)塵車間項(xiàng)目中，CEIDI 西遞將電子廠房的溫度控制在 22℃左右。 相對(duì)濕度通常控制在 43%±3%或 45%±5%的范圍，例如江蘇南京半導(dǎo)體制造無(wú)塵車間相對(duì)濕度目標(biāo)值大約控制在 30 至 50%的范圍內(nèi)，允許誤差在±1%的狹窄范圍內(nèi)，在其他地方則放松到±5%的范圍內(nèi)。因?yàn)檫^(guò)于干燥的廠房?jī)?nèi)極易產(chǎn)生靜電，造成 CMOS 集成損壞，所以對(duì)濕度要求嚴(yán)格。 潔凈度是半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)境的核心指標(biāo)。根據(jù) ISO 14644-1 標(biāo)準(zhǔn)，潔凈室通常被分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)到九級(jí)等多個(gè)等級(jí)，等級(jí)數(shù)越低，潔凈室內(nèi)的顆粒濃度越低，環(huán)境更為清潔。不同制造過(guò)程對(duì)應(yīng)的潔凈度要求不同，如光刻車間、沉積/刻蝕車間通常要求達(dá)到 Class 5（百級(jí)）或更高級(jí)別；清洗車間和封裝車間則可能要求 Class 6（千級(jí)）至 Class 7（萬(wàn)級(jí)）；測(cè)試車間要求相對(duì)較低，可能符合 Class 7（萬(wàn)級(jí)）或更低級(jí)別。一般半導(dǎo)體器件生產(chǎn)環(huán)境按單位體積重規(guī)定的塵埃粒子數(shù)標(biāo)準(zhǔn)分成潔凈度等級(jí)，分為 10 級(jí)、100 級(jí)、1000 級(jí)、10000 級(jí)、100000 級(jí)等。 在空氣凈化系統(tǒng)方面，無(wú)塵車間的核心在于強(qiáng)大的空氣凈化能力，主要由初效過(guò)濾段、中效過(guò)濾段、高效過(guò)濾段（HEPA）、活性炭吸附段、紫外線殺菌燈、恒溫恒濕控制系統(tǒng)等組成。初效過(guò)濾段用于攔截空氣中較大顆粒的塵埃，中效過(guò)濾段進(jìn)一步去除中等大小的顆粒物，高效過(guò)濾段能有效去除 0.3 微米以上的微粒，活性炭吸附段用于去除空氣中的有機(jī)物和異味，紫外線殺菌燈利用紫外線照射殺死空氣中的細(xì)菌和病毒，恒溫恒濕控制系統(tǒng)通常將溫度控制在 20 - 25°C，相對(duì)濕度控制在 45% - 65%。 此外，半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)境還需對(duì)靜電防護(hù)、照明與噪聲等參數(shù)進(jìn)行控制。需采取措施消除靜電隱患，如鋪設(shè)防靜電地板、穿戴防靜電服等。提供足夠的照明強(qiáng)度，通常不低于 500lux，并采取措施降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音干擾。在新風(fēng)量方面，由于這類車間內(nèi)人員較多，新風(fēng)量大，可根據(jù)非單向流潔凈室總送風(fēng)量的 10 - 30%，補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓值所需的新鮮空氣量，保證室內(nèi)每人每小時(shí)的新鮮空氣量≥40m3/h。送風(fēng)量大，以 300 平方米的車間為例，吊頂高度為 2.5 米，如果是萬(wàn)級(jí)，送風(fēng)量就需要 300×2.5×30 = 22500m3/h 的送風(fēng)量（換氣次數(shù)，是≥25 次/h）；如果是十萬(wàn)級(jí)，送風(fēng)量就需要 300×2.5×20 = 15000m3/h 的送風(fēng)量（換氣次數(shù)是≥15 次/h）。 ### 半導(dǎo)體生產(chǎn)溫度要求 半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程對(duì)溫度有嚴(yán)格的要求。通常情況下，溫度需保持在較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，一般為22±2℃。例如在荷蘭 Levitech 公司的半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中，其晶圓制造的反應(yīng)器由兩個(gè)石墨圓盤組成，為了產(chǎn)生更好的結(jié)果，晶盤需要顯示特定的特征，而在這個(gè)過(guò)程中，必要溫度使用 Kanthal?加熱元件才能達(dá)到 1200 攝氏度。在潔凈室溫濕度控制系統(tǒng)中，預(yù)熱盤管的作用是對(duì)外氣進(jìn)行預(yù)加熱，在外界氣溫較低接近零度時(shí)，需將外氣加熱到 12℃，以避免盤管在氣溫低于零度時(shí)被凍壞?？刂扑惋L(fēng)溫度時(shí)，將送風(fēng)溫度與其設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò) PID 控制算法，得出一個(gè)計(jì)算值，根據(jù)該計(jì)算值來(lái)確定一次表冷盤管與再熱盤管閥門開(kāi)度的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制?？傊?，半導(dǎo)體生產(chǎn)中的溫度控制至關(guān)重要，微小的溫度波動(dòng)都可能影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 ### 半導(dǎo)體生產(chǎn)相對(duì)濕度要求 半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)相對(duì)濕度也有嚴(yán)格的要求。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)濕度應(yīng)保持在 45%±5%RH 左右，在半導(dǎo)體無(wú)塵車間中，通常將濕度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，比如相對(duì)濕度保持在 50%左右，以確保空氣中的離子能夠有效地導(dǎo)走靜電荷。為了實(shí)現(xiàn)濕度的控制，可以采用加濕器、去濕機(jī)等設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，應(yīng)定期對(duì)濕度進(jìn)行檢測(cè)和記錄，以便及時(shí)調(diào)整和控制。在半導(dǎo)體制造車間對(duì)溫濕度的控制中，如濕度是硅晶圓生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵的因素，如果空氣太干燥，靜電就會(huì)成為問(wèn)題。例如在光刻室，條件需要保持在 20%至 35%RH 之間?？傊?，合適的相對(duì)濕度對(duì)于半導(dǎo)體生產(chǎn)至關(guān)重要，它不僅能有效防止靜電產(chǎn)生，還能保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 ### 半導(dǎo)體生產(chǎn)潔凈度等級(jí)要求 半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)潔凈度等級(jí)要求極高。半導(dǎo)體無(wú)塵車間潔凈度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要分為多個(gè)等級(jí)，從高到低依次為：100 級(jí)，1000 級(jí)，10000 級(jí)和 100000 級(jí)。其中，100 級(jí)潔凈度標(biāo)準(zhǔn)是最高的，要求非常嚴(yán)格，每立方米的空氣中的顆粒物數(shù)量不能超過(guò) 100 個(gè)，且對(duì)于微生物的要求也非常嚴(yán)格，要求完全無(wú)微生物存在。而 100000 級(jí)潔凈度標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬松一些，每立方米空氣中的顆粒物濃度要求不能超過(guò) 100000 個(gè)，對(duì)于微生物的要求也相對(duì)較寬松，允許存在一定數(shù)量的微生物。在集成電路生產(chǎn)環(huán)境中，規(guī)定的空氣潔凈度等級(jí)主要取決于集成電路的集成度，不同的工序的空氣潔凈度等級(jí)是依據(jù)將會(huì)污染的概率和對(duì)元器件的潛在故障確定的。例如在集成電路生產(chǎn)的光刻工序中，硅片露出在生產(chǎn)環(huán)境中，污染概率很高時(shí)元器件的廢品率也會(huì)很高，所以為避免出現(xiàn)這種傷害，現(xiàn)階段在超大規(guī)模集成電路的潔凈廠房中一般選用微環(huán)境，把加工工藝核心區(qū)隔離，在微環(huán)境的隔離區(qū)內(nèi)達(dá)到所規(guī)定的空氣潔凈度等級(jí)和環(huán)境控制規(guī)定。總之，半導(dǎo)體生產(chǎn)的高潔凈度要求是為了確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少因污染導(dǎo)致的廢品率。 ### 半導(dǎo)體生產(chǎn)空氣凈化系統(tǒng)組成 半導(dǎo)體生產(chǎn)的空氣凈化系統(tǒng)通常由多個(gè)部分組成。首先，包括初效、中效、高效三部分的空氣過(guò)濾系統(tǒng)，能夠有效去除空氣中的細(xì)菌和塵埃。其次，溫度處理部分包括預(yù)熱盤管、一次表冷盤管、再熱盤管三部分，預(yù)熱盤管在外界氣溫較低時(shí)對(duì)外氣進(jìn)行預(yù)加熱，防止盤管被凍壞。一次表冷盤管和再熱盤管通過(guò) PID 控制算法確定閥門開(kāi)度大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)送風(fēng)溫度的精確控制。濕度處理部分包括一次表冷盤管、二次表冷盤管、蒸汽加濕三部分，通過(guò)這些設(shè)備調(diào)節(jié)空氣中的濕度。此外，空氣凈化系統(tǒng)還包括高效過(guò)濾器、氣流組織設(shè)計(jì)以及潔凈管道系統(tǒng)等。高效過(guò)濾器如半導(dǎo)體生產(chǎn)用空氣凈化裝置中的凈化器，能夠持續(xù)去除空氣中的塵埃和微生物。氣流組織通過(guò)合理的送風(fēng)口和回風(fēng)口布局，確保室內(nèi)氣流均勻、穩(wěn)定。潔凈管道系統(tǒng)用于輸送潔凈空氣和工藝氣體。總之，半導(dǎo)體生產(chǎn)的空氣凈化系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的組成部分，它為半導(dǎo)體生產(chǎn)提供了清潔、穩(wěn)定的空氣環(huán)境。 ### 半導(dǎo)體生產(chǎn)靜電防護(hù)措施 在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，靜電防護(hù)至關(guān)重要。靜電可能對(duì)半導(dǎo)體元件造成致命損傷，如靜電放電會(huì)瞬間產(chǎn)生幾千伏至上萬(wàn)伏的電壓，對(duì)半導(dǎo)體元件造成致命損傷，尤其在微納米級(jí)別的集成電路中，即使是很微小的電流也足以燒毀電路。半導(dǎo)體靜電控制的方法包括接地、使用靜電耗散材料和空氣電離中和離子。在半導(dǎo)體制造環(huán)境中，無(wú)論在前部的潔凈室中還是在后部的測(cè)試、組裝和包裝中，都應(yīng)使用導(dǎo)體和靜電耗散材料的接地，接地可防止在絕緣導(dǎo)體和靜電耗散材料上產(chǎn)生靜電，如果這些材料帶有靜電，也可以帶走靜電。靜電消散材料在消散靜電荷的同時(shí)，還保持了某些絕緣材料的性能，如柔韌性和耐化學(xué)性，如果將它們可靠接地，它們將不會(huì)保留靜電荷?？諝怆婋x用于中和絕緣體上的靜電荷，電離器產(chǎn)生由正負(fù)空氣離子組成的離子云，以中和生產(chǎn)環(huán)境中各處的靜電。此外，半導(dǎo)體潔凈車間的靜電防護(hù)措施還包括整體布局與裝修采用防靜電建材，如防靜電地板、墻面和天花板；人體靜電防護(hù)，作業(yè)人員穿著全套防靜電工作服、防靜電鞋以及防靜電手套等個(gè)人防護(hù)裝備，并通過(guò)防靜電手腕帶將人體靜電直接導(dǎo)至大地；濕度控制，通過(guò)恒溫恒濕系統(tǒng)確保車間內(nèi)的相對(duì)濕度在適宜范圍內(nèi)以減少靜電累積；安裝靜電消除設(shè)備，如離子風(fēng)機(jī)、離子風(fēng)槍等對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)靜電中和；生產(chǎn)設(shè)備接地，所有生產(chǎn)設(shè)備、工具和物料傳輸系統(tǒng)均需有效接地；包裝與運(yùn)輸防靜電以及靜電監(jiān)控與測(cè)試等?？傊?，采取有效的靜電防護(hù)措施可以減少靜電對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)的危害，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 半導(dǎo)體生產(chǎn)所需的理想環(huán)境參數(shù)設(shè)定包括嚴(yán)格的溫度要求、相對(duì)濕度要求、高潔凈度等級(jí)要求以及完善的空氣凈化系統(tǒng)和靜電防護(hù)措施。溫度需保持在 22±2℃左右，相對(duì)濕度通常在 45%±5%RH 或保持在 50%左右，潔凈度等級(jí)根據(jù)不同的生產(chǎn)工序和產(chǎn)品要求分為多個(gè)等級(jí)，從 100 級(jí)到 100000 級(jí)不等?？諝鈨艋到y(tǒng)由空氣過(guò)濾、溫度處理、濕度處理、高效過(guò)濾器、氣流組織和潔凈管道系統(tǒng)等組成，為半導(dǎo)體生產(chǎn)提供清潔、穩(wěn)定的空氣環(huán)境。靜電防護(hù)措施包括接地、使用靜電耗散材料、空氣電離中和離子以及整體布局與裝修采用防靜電建材、人體靜電防護(hù)、濕度控制、靜電消除設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備接地、包裝與運(yùn)輸防靜電和靜電監(jiān)控與測(cè)試等。這些理想環(huán)境參數(shù)的設(shè)定對(duì)于確保半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。