半導體生產對環境參數要求極為嚴格。 在溫度方面，一般電子廠房的溫度應控制在 22℃±1℃左右，如江蘇南京半導體制造無塵車間項目中，CEIDI 西遞將電子廠房的溫度控制在 22℃左右。 相對濕度通常控制在 43%±3%或 45%±5%的范圍，例如江蘇南京半導體制造無塵車間相對濕度目標值大約控制在 30 至 50%的范圍內，允許誤差在±1%的狹窄范圍內，在其他地方則放松到±5%的范圍內。因為過于干燥的廠房內極易產生靜電，造成 CMOS 集成損壞，所以對濕度要求嚴格。 潔凈度是半導體生產環境的核心指標。根據 ISO 14644-1 標準，潔凈室通常被分為一級、二級、三級到九級等多個等級，等級數越低，潔凈室內的顆粒濃度越低，環境更為清潔。不同制造過程對應的潔凈度要求不同，如光刻車間、沉積/刻蝕車間通常要求達到 Class 5（百級）或更高級別；清洗車間和封裝車間則可能要求 Class 6（千級）至 Class 7（萬級）；測試車間要求相對較低，可能符合 Class 7（萬級）或更低級別。一般半導體器件生產環境按單位體積重規定的塵埃粒子數標準分成潔凈度等級，分為 10 級、100 級、1000 級、10000 級、100000 級等。 在空氣凈化系統方面，無塵車間的核心在于強大的空氣凈化能力，主要由初效過濾段、中效過濾段、高效過濾段（HEPA）、活性炭吸附段、紫外線殺菌燈、恒溫恒濕控制系統等組成。初效過濾段用于攔截空氣中較大顆粒的塵埃，中效過濾段進一步去除中等大小的顆粒物，高效過濾段能有效去除 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物和異味，紫外線殺菌燈利用紫外線照射殺死空氣中的細菌和病毒，恒溫恒濕控制系統通常將溫度控制在 20 - 25°C，相對濕度控制在 45% - 65%。 此外，半導體生產環境還需對靜電防護、照明與噪聲等參數進行控制。需采取措施消除靜電隱患，如鋪設防靜電地板、穿戴防靜電服等。提供足夠的照明強度，通常不低于 500lux，并采取措施降低設備運轉產生的噪音干擾。在新風量方面，由于這類車間內人員較多，新風量大，可根據非單向流潔凈室總送風量的 10 - 30%，補償室內排風和保持室內正壓值所需的新鮮空氣量，保證室內每人每小時的新鮮空氣量≥40m3/h。送風量大，以 300 平方米的車間為例，吊頂高度為 2.5 米，如果是萬級，送風量就需要 300×2.5×30 = 22500m3/h 的送風量（換氣次數，是≥25 次/h）；如果是十萬級，送風量就需要 300×2.5×20 = 15000m3/h 的送風量（換氣次數是≥15 次/h）。 ### 半導體生產溫度要求 半導體生產過程對溫度有嚴格的要求。通常情況下，溫度需保持在較為穩定的范圍內，一般為22±2℃。例如在荷蘭 Levitech 公司的半導體生產過程中，其晶圓制造的反應器由兩個石墨圓盤組成，為了產生更好的結果，晶盤需要顯示特定的特征，而在這個過程中，必要溫度使用 Kanthal?加熱元件才能達到 1200 攝氏度。在潔凈室溫濕度控制系統中，預熱盤管的作用是對外氣進行預加熱，在外界氣溫較低接近零度時，需將外氣加熱到 12℃，以避免盤管在氣溫低于零度時被凍壞。控制送風溫度時，將送風溫度與其設定值進行比較，通過 PID 控制算法，得出一個計算值，根據該計算值來確定一次表冷盤管與再熱盤管閥門開度的大小，從而實現對溫度的精確控制。總之，半導體生產中的溫度控制至關重要，微小的溫度波動都可能影響到產品的質量和生產效率。 ### 半導體生產相對濕度要求 半導體生產對相對濕度也有嚴格的要求。一般來說，相對濕度應保持在 45%±5%RH 左右，在半導體無塵車間中，通常將濕度控制在適當的范圍內，比如相對濕度保持在 50%左右，以確保空氣中的離子能夠有效地導走靜電荷。為了實現濕度的控制，可以采用加濕器、去濕機等設備進行調節。同時，應定期對濕度進行檢測和記錄，以便及時調整和控制。在半導體制造車間對溫濕度的控制中，如濕度是硅晶圓生產過程中關鍵的因素，如果空氣太干燥，靜電就會成為問題。例如在光刻室，條件需要保持在 20%至 35%RH 之間。總之，合適的相對濕度對于半導體生產至關重要，它不僅能有效防止靜電產生，還能保證產品的質量和生產的順利進行。 ### 半導體生產潔凈度等級要求 半導體生產對潔凈度等級要求極高。半導體無塵車間潔凈度等級標準主要分為多個等級，從高到低依次為：100 級，1000 級，10000 級和 100000 級。其中，100 級潔凈度標準是最高的，要求非常嚴格，每立方米的空氣中的顆粒物數量不能超過 100 個，且對于微生物的要求也非常嚴格，要求完全無微生物存在。而 100000 級潔凈度標準相對寬松一些，每立方米空氣中的顆粒物濃度要求不能超過 100000 個，對于微生物的要求也相對較寬松，允許存在一定數量的微生物。在集成電路生產環境中，規定的空氣潔凈度等級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是依據將會污染的概率和對元器件的潛在故障確定的。例如在集成電路生產的光刻工序中，硅片露出在生產環境中，污染概率很高時元器件的廢品率也會很高，所以為避免出現這種傷害，現階段在超大規模集成電路的潔凈廠房中一般選用微環境，把加工工藝核心區隔離，在微環境的隔離區內達到所規定的空氣潔凈度等級和環境控制規定。總之，半導體生產的高潔凈度要求是為了確保產品質量和生產效率，減少因污染導致的廢品率。 ### 半導體生產空氣凈化系統組成 半導體生產的空氣凈化系統通常由多個部分組成。首先，包括初效、中效、高效三部分的空氣過濾系統，能夠有效去除空氣中的細菌和塵埃。其次，溫度處理部分包括預熱盤管、一次表冷盤管、再熱盤管三部分，預熱盤管在外界氣溫較低時對外氣進行預加熱，防止盤管被凍壞。一次表冷盤管和再熱盤管通過 PID 控制算法確定閥門開度大小，實現對送風溫度的精確控制。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，通過這些設備調節空氣中的濕度。此外，空氣凈化系統還包括高效過濾器、氣流組織設計以及潔凈管道系統等。高效過濾器如半導體生產用空氣凈化裝置中的凈化器，能夠持續去除空氣中的塵埃和微生物。氣流組織通過合理的送風口和回風口布局，確保室內氣流均勻、穩定。潔凈管道系統用于輸送潔凈空氣和工藝氣體。總之，半導體生產的空氣凈化系統是一個復雜而關鍵的組成部分，它為半導體生產提供了清潔、穩定的空氣環境。 ### 半導體生產靜電防護措施 在半導體生產中，靜電防護至關重要。靜電可能對半導體元件造成致命損傷，如靜電放電會瞬間產生幾千伏至上萬伏的電壓，對半導體元件造成致命損傷，尤其在微納米級別的集成電路中，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。在半導體制造環境中，無論在前部的潔凈室中還是在后部的測試、組裝和包裝中，都應使用導體和靜電耗散材料的接地，接地可防止在絕緣導體和靜電耗散材料上產生靜電，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，還保持了某些絕緣材料的性能，如柔韌性和耐化學性，如果將它們可靠接地，它們將不會保留靜電荷。空氣電離用于中和絕緣體上的靜電荷，電離器產生由正負空氣離子組成的離子云，以中和生產環境中各處的靜電。此外，半導體潔凈車間的靜電防護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，作業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人防護裝備，并通過防靜電手腕帶將人體靜電直接導至大地；濕度控制，通過恒溫恒濕系統確保車間內的相對濕度在適宜范圍內以減少靜電累積；安裝靜電消除設備，如離子風機、離子風槍等對工作區域進行實時靜電中和；生產設備接地，所有生產設備、工具和物料傳輸系統均需有效接地；包裝與運輸防靜電以及靜電監控與測試等。總之，采取有效的靜電防護措施可以減少靜電對半導體生產的危害，提高產品質量和生產效率。 半導體生產所需的理想環境參數設定包括嚴格的溫度要求、相對濕度要求、高潔凈度等級要求以及完善的空氣凈化系統和靜電防護措施。溫度需保持在 22±2℃左右，相對濕度通常在 45%±5%RH 或保持在 50%左右，潔凈度等級根據不同的生產工序和產品要求分為多個等級，從 100 級到 100000 級不等。空氣凈化系統由空氣過濾、溫度處理、濕度處理、高效過濾器、氣流組織和潔凈管道系統等組成，為半導體生產提供清潔、穩定的空氣環境。靜電防護措施包括接地、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、濕度控制、靜電消除設備、生產設備接地、包裝與運輸防靜電和靜電監控與測試等。這些理想環境參數的設定對于確保半導體產品的質量和生產效率至關重要。