半導(dǎo)體潔凈車間建設(shè)與環(huán)境要求

一、前言

在高科技時(shí)代的今天，以電子信息產(chǎn)業(yè)為核心的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對提高國家的經(jīng)濟(jì)與科技實(shí)力起著舉足輕重的影響。而半導(dǎo)體潔凈車間作為半導(dǎo)體制造過程中至關(guān)重要的一環(huán)，為半導(dǎo)體芯片提供高度清潔，穩(wěn)定的制造環(huán)境，保證芯片的品質(zhì)與性能。

二、半導(dǎo)體潔凈車間具有重要意義

（一）保證產(chǎn)品質(zhì)量半導(dǎo)體芯片在生產(chǎn)過程中，對周圍環(huán)境潔凈度有極高要求。甚至細(xì)小的塵埃顆粒，化學(xué)污染物或者微生物也會使芯片產(chǎn)生諸如短路，斷路和性能降低等缺陷。在潔凈車間內(nèi)，對空氣進(jìn)行嚴(yán)格過濾，溫濕度控制及靜電防護(hù)，可有效降低這些污染物，使產(chǎn)品良品率及質(zhì)量穩(wěn)定性得到改善。

（二）達(dá)到高精度制造的要求隨著半導(dǎo)體科技的持續(xù)發(fā)展，芯片的線寬逐漸減小，同時(shí)制造過程也變得越來越精細(xì)。這對生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度及穩(wěn)定性提出了很高的要求，從而保證了芯片制造精度及性能。潔凈車間可以提供這種環(huán)境以適應(yīng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展對高精度制造的要求。

（三）確保生產(chǎn)安全在半導(dǎo)體制造中，有許多危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)及氣體被用來制造砷化氫和磷化氫。在潔凈車間內(nèi)，這些危險(xiǎn)物質(zhì)濃度能夠得到有效控制，生產(chǎn)人員能夠得到保證，其原因是通風(fēng)系統(tǒng)完善，安全防護(hù)措施到位。

三、半導(dǎo)體潔凈車間設(shè)計(jì)原理

（一）潔凈度的要求

針對半導(dǎo)體制造不同工藝階段及產(chǎn)品要求確定潔凈車間潔凈度等級。通常半導(dǎo)體潔凈車間潔凈度等級可達(dá)ISO 1~ISO 8級。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證空氣過濾系統(tǒng)，氣流組織及壓力控制能達(dá)到相應(yīng)潔凈度。

（二）溫濕度的控制半導(dǎo)體芯片制作對溫度和濕度都十分敏感。溫度太高或者太低，濕度會影響芯片性能與品質(zhì)。因此，潔凈車間需要配備精確的溫濕度控制系統(tǒng)，將溫度控制在20°C至22°C之間，且溫度波動不能超過±0.1°C,相對濕度控制在一定范圍內(nèi)（通常為45%±5%）。

（三）靜電防護(hù)等靜電會給半導(dǎo)體芯片造成很大傷害，會使芯片受損或者降低其性能。潔凈車間設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行靜電防護(hù)，如鋪防靜電地板，裝設(shè)靜電消除器，用防靜電工作服及手套。

（四）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一個(gè)好的通風(fēng)系統(tǒng)對于保證潔凈車間內(nèi)空氣質(zhì)量具有重要意義。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能在維持室內(nèi)正壓和阻止外界污染物流入的前提下，對室內(nèi)污染物進(jìn)行有效排除。通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮空氣流量，風(fēng)速和換氣次數(shù)。

（五）安全設(shè)計(jì)方面半導(dǎo)體潔凈車間內(nèi)含有部分危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)及氣體，安全設(shè)計(jì)非常重要。應(yīng)建立良好的消防設(shè)施，氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)及緊急排風(fēng)系統(tǒng)，以保證事故發(fā)生后能及時(shí)采取應(yīng)對措施，確保人員及裝備安全。

四、半導(dǎo)體潔凈車間施工過程

（一）項(xiàng)目規(guī)劃

明確項(xiàng)目需求

確定了半導(dǎo)體潔凈車間生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)品型號，潔凈度需求，溫濕度需求等。還要兼顧今后發(fā)展需要并留有一定拓展空間。

地點(diǎn)的選擇

選好位置，建潔凈車間。應(yīng)綜合考慮地理位置，交通便利程度及周邊環(huán)境，并盡可能遠(yuǎn)離污染源及震動源。制定項(xiàng)目預(yù)算依據(jù)項(xiàng)目需求及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)制定了包括建筑工程，設(shè)備采購，安裝調(diào)試及人員培訓(xùn)在內(nèi)的詳細(xì)項(xiàng)目預(yù)算。

（二）在設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)

中按照項(xiàng)目規(guī)劃要求初步設(shè)計(jì)潔凈車間。包括平面布局設(shè)計(jì)，空間規(guī)劃，凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)應(yīng)符合潔凈度，溫濕度和靜電防護(hù)要求。詳細(xì)的設(shè)計(jì)根據(jù)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。其中包括設(shè)備選型，管道布置，電氣布線和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)保證各系統(tǒng)合理可靠。設(shè)計(jì)審核等審查設(shè)計(jì)方案，以保證設(shè)計(jì)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。審查內(nèi)容涉及潔凈度等級，溫濕度控制，靜電防護(hù)，通風(fēng)系統(tǒng)，安全設(shè)計(jì)。

（三）在施工階段

建筑施工

按設(shè)計(jì)方案施工潔凈車間。包括墻體，天花板和地面施工及門窗安裝。建筑施工中應(yīng)保證密封性，潔凈度的要求。

設(shè)備的安裝

安裝潔凈車間需要的空氣過濾系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，電氣設(shè)備以及其他各類設(shè)備。設(shè)備安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備安裝說明書，以保證其性能可靠。

管道的安裝

安裝設(shè)潔凈車間內(nèi)各類管道，包括通風(fēng)管道，給排水管道，工藝管道。管道的安裝應(yīng)保證密封性，安全性。

電氣布線

執(zhí)行潔凈車間電氣布線包括照明，動力和控制系統(tǒng)。電氣布線應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，保證安全、可靠。

（四）調(diào)試和驗(yàn)收階段

設(shè)備調(diào)試

完成了安裝后的裝置調(diào)試工作，保證了裝置各項(xiàng)性能及參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。調(diào)試涉及空氣過濾系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)和電氣設(shè)備。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等實(shí)現(xiàn)了潔凈車間內(nèi)各系統(tǒng)聯(lián)調(diào)以保證各系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。聯(lián)調(diào)的內(nèi)容涵蓋了潔凈度的管理、溫度和濕度的調(diào)節(jié)、靜電的保護(hù)、通風(fēng)系統(tǒng)以及安全措施等多個(gè)領(lǐng)域。接受了驗(yàn)收潔凈車間，保證車間各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收涉及建筑工程，設(shè)備安裝，系統(tǒng)調(diào)試和環(huán)境檢測。

五、半導(dǎo)體潔凈車間主設(shè)備的選擇

（一）空氣過濾系統(tǒng)

初效過濾器

初效過濾器是以濾除空氣中大顆粒灰塵、雜質(zhì)為主，對中效、高效過濾器起到防護(hù)作用。初級過濾器的過濾效能通常落在30%到50%的范圍內(nèi)。

中效過濾器

采用中效過濾器對空氣中等顆粒灰塵及雜質(zhì)進(jìn)行過濾，進(jìn)一步提升空氣潔凈度。中效過濾器的過濾效能通常落在50%到70%的范圍內(nèi)。高效過濾器等高效過濾器作為潔凈車間空氣過濾系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，具有過濾空氣中微小顆粒、灰塵和細(xì)菌等污染物的能力，從而確?？諝鉂崈舳葷M足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。高效過濾器通常具有超過99.99%的過濾效能。

（二）通風(fēng)系統(tǒng)等風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)在通風(fēng)系統(tǒng)中起動力源作用，把室外新鮮空氣導(dǎo)入潔凈車間和排出室內(nèi)污濁空氣。風(fēng)機(jī)選擇應(yīng)以潔凈車間面積，高度和換氣次數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。

（三）制冷系統(tǒng)中空調(diào)系統(tǒng)是為制冷系統(tǒng)提供必要冷源的系統(tǒng)，是對制冷劑進(jìn)行壓縮，冷凝，膨脹和蒸發(fā)，并把熱量由室內(nèi)傳遞給室外。冷水機(jī)組選擇應(yīng)以潔凈車間冷負(fù)荷，溫度要求等為基礎(chǔ)。

（四）電氣設(shè)備

配電柜

配電柜對潔凈車間供電進(jìn)行調(diào)配與控制。配電柜選擇應(yīng)以潔凈車間用電負(fù)荷和電壓等級為標(biāo)準(zhǔn)。

照明燈具

照明燈具，用于為潔凈車間提供燈光。照明燈具選擇應(yīng)兼顧照度要求，節(jié)能性，壽命和使用要求。通常潔凈車間使用的LED燈具具有節(jié)能，壽命長和亮度高的優(yōu)點(diǎn)。

插座與開關(guān)

插座及開關(guān)，用于與潔凈車間電器設(shè)備相連并進(jìn)行控制。插座與開關(guān)選擇應(yīng)兼顧安全性，可靠性，美觀性。