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集成電路半導體潔凈車(chē)間設計

文章作者:  文章來(lái)源:本站  點(diǎn)擊: 6624次  時(shí)間:2024-05-20 15:50:59


    隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步和科技的迅猛發(fā)展,我國電子產(chǎn)業(yè)呈現出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢,電子企業(yè)及其工廠(chǎng)如雨后春筍般涌現。為確保潔凈車(chē)間設計與建造能夠精準滿(mǎn)足企業(yè)的實(shí)際需求,設計人員必須深入了解電力類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的獨特特點(diǎn),從而確保最終的設計方案能夠充分滿(mǎn)足廠(chǎng)房的潔凈性要求。

半導體集成電路潔凈車(chē)間圖片

一、工藝流程及產(chǎn)品特殊性

    半導體產(chǎn)品工藝流程主要包括光刻、清洗、離子注入、鍍膜等工序,晶粒雖小卻經(jīng)歷了數道工序,且很多層結構都是納米級別,且該產(chǎn)品一般用作電氣原件,對于靜電、灰層都比較敏感。

二、空調配置要求

    一般的機械加工在普通環(huán)境中就可以進(jìn)行,因為加工分辨率在數十微米以上,遠比日常環(huán)境的微塵顆粒大,但若是進(jìn)入半導體器件或微細加工的世界,空間單位都是以微米、納米計算, 因此若是微塵顆粒沾附在制作半導體器件的晶圓上,便有可能影響到器件內部精密導線(xiàn)布局, 造成電性短路或斷路的嚴重后果,由于產(chǎn)品特殊性需要高的生產(chǎn)精密度,因此對生產(chǎn)環(huán)境的指標提出了新的要求。集成電路芯片廠(chǎng)房?jì)艋墑e一般為百級、千級,局部可能要求十級, 封裝車(chē)間相對要求會(huì )放寬一些,但一般也要做到千級、萬(wàn)級。

    潔凈車(chē)間方案設計上,應根據各工序的工藝要求,分別采用不同等級的凈化空調,層流和亂流潔凈室以及運行班次或使用時(shí)間不同的潔凈室等,其凈化空氣調節系統均宜分開(kāi)設置。在滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的前提下,氣流組織宜采用局部工作區空氣凈化和全室空氣凈化相結合的形式,相對比較節能,若部分生產(chǎn)用房使用特氣較多或是存在泄漏事故風(fēng)險,可根據規范要求考慮全新風(fēng)系統。

    空調除了考慮凈化要求外,尚需考慮溫濕度的合理設置,溫度一方面要考慮人員的舒適度, 另一方面要考慮機器設備的運行最適宜溫度,濕度一方面要考慮避免濕度過(guò)大導致產(chǎn)品潮濕, 影響產(chǎn)品性能,另一方面又要滿(mǎn)足防止濕度過(guò)小產(chǎn)生靜電,常規的集成電路生產(chǎn)廠(chǎng)房會(huì )按照潔凈室溫度為20~26℃,濕度 40-65%,根據不同的工藝需求溫度和濕度按照不同的工藝空調進(jìn)行+-值設定設計指標。

三、防微振要求

    半導體器件不僅怕“塵”,同時(shí)也很畏“震”,“震”一下容易導致膜厚不一,影響電性能,因此在廠(chǎng)房設計的時(shí)候對部分工藝設備設備基礎提出了防微振要求。

    光刻機等部分設備操作精度要求高,周?chē)恼鹪磳υO備的正常工作都會(huì )產(chǎn)生影響,因此對此類(lèi)設備的設備基礎一般要進(jìn)行相應處理,常規做法是對光刻機設備底下做獨立基礎與整個(gè)廠(chǎng)房的地坪脫開(kāi),防止廠(chǎng)房?jì)扔嗾鹩绊懺O備精密度。

千級半導體潔凈車(chē)間圖片.jpg

四、生產(chǎn)配套動(dòng)力品質(zhì)要求

1、水

    半導體器件生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)用水水質(zhì)提出要求,一要防止水中粉粒污染晶圓,二則防止水中重金屬離子如鉀、鈉離子污染晶體管結構 carrier channel,影響半導體組件的工作特性,晶圓生產(chǎn)水質(zhì)一般要求18M純水。部分工藝鍍膜設備生長(cháng)爐溫度較高,需要將其內部熱量及時(shí)排走,防止影響室內溫度,造成室內悶熱,部分設備會(huì )是使用冷卻循環(huán)水進(jìn)行及時(shí)將熱量帶走。工藝冷卻循環(huán)水水質(zhì)需要考慮當地水質(zhì)情況,進(jìn)行相應處理方可循環(huán)使用,常規的此類(lèi)廠(chǎng)房的冷卻循環(huán)水會(huì )考慮18℃。

2、 電

    硅集成電路芯片生產(chǎn)的工藝設備大多數為進(jìn)口設備,進(jìn)口電壓可能是208/120V、380/220V 等,在潔凈車(chē)間設計的時(shí)候應根據設備的實(shí)際需求,合理配置變壓器。部分工藝設備根據業(yè)主的需求及設備自身的特點(diǎn)及斷電后的損失確定是否設置不間斷電源。照明問(wèn)題上,光刻機光刻工序對紫外光比較敏感,常規光刻間的照明會(huì )采用白光,照度考慮 300lx。物料倉庫考慮節能要求,一般考慮 100-200LX。

3、氣

    半導體產(chǎn)品對所有用得到的氣源,包括生長(cháng)用氣源及吹掃用氣源,都會(huì )對提出品質(zhì)要求,例如露點(diǎn)、純度。集成電路晶圓廠(chǎng)房一般氣體使用超純氣體,封裝車(chē)間一般使用高純氣體即可。 對于壓縮空氣亦有相關(guān)規定,產(chǎn)品品質(zhì)較高的環(huán)境一般會(huì )采用無(wú)油壓縮空氣,部分對氧氣敏感的工序,企業(yè)亦會(huì )考慮用氮氣來(lái)代替壓縮空氣使用。管道敷設上,干管應敷設在技術(shù)夾層、技術(shù)夾道內,氫氣和氧氣管道如敷設在技術(shù)夾層、 技術(shù)夾道內時(shí),應采取良好的通風(fēng)措施,集成電路芯片工序普遍需要引入特氣,這些特殊氣體應明敷,并應設置相應的氣體泄漏報警。

4、 工藝總體平面布置

    集成電路潔凈車(chē)間凈化級別高、溫濕度穩定性要求高,運行成本比較高,因此在平面設計上盡量考慮布置緊湊,可采用灰區、白區相結合方式,白區即生產(chǎn)操作區,晶圓會(huì )裸露在空氣中, 因此對操作區的要求比較高,相對來(lái)說(shuō),灰區可設置凈化級別低一些,可將設備放置在灰區, 灰區也可以作為白區的回風(fēng)區,部分工藝灰區可不用額外增設過(guò)濾器。

    工藝平面布置時(shí),要充分考慮人流、物流和設備流。集成電路廠(chǎng)房設計人流和物流要進(jìn)行分流,人流經(jīng)過(guò)換鞋、更衣、盥洗、風(fēng)淋后進(jìn)入凈化走道再分流到各個(gè)車(chē)間;物流經(jīng)過(guò)貨淋后再進(jìn)入各生產(chǎn)用房;設備流要考慮設備的拆裝、吹掃及設備搬運通道設置。物流上,交叉比較多的生產(chǎn)用房居中布置,盡量減少往復路程。

萬(wàn)級半導體潔凈車(chē)間圖片

    綜上所述,為確保電子集成電路半導體潔凈車(chē)間的設計與建造能夠充分滿(mǎn)足企業(yè)的實(shí)際需求和生產(chǎn)工藝要求,設計人員必須全面考慮各種因素,從工藝流程、空調配置、防微振要求到生產(chǎn)配套動(dòng)力品質(zhì)要求等方面進(jìn)行深入研究和分析。只有這樣,才能確保最終的設計方案既符合企業(yè)的實(shí)際需求,又能夠滿(mǎn)足半導體產(chǎn)品生產(chǎn)的潔凈性要求,為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供有力保障。


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