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大功率半导体芯片制造无尘室设计

2024-04-24 15:27

随着《国家集成电路产业发展推进纲要》 的出台及国发4号文细则进一步落实, 我国集成电路产业步入了新的一轮加速成长的新阶段,国内各知名企业纷纷响应国家号召,加快推进集成电路厂房建设及工艺流水线更新,以满足市场需求及符合最新产品生产需求。

工艺流程及产品特殊性

半导体晶圆制造工艺流程主要包括光刻、清洗、离子注入、镀膜等工序,晶粒虽小却经历了数道工序,且很多层结构都是纳米级别,且该产品一般用作电气原件,对于静电、灰层都比较敏感。

空调配置要求

一般的机械加工在普通环境中就可以进行,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常环境的微尘颗粒大,但若是进入半导体器件或微细加工的世界,空间单位都是以微米、纳米计算,因此若是微尘颗粒沾附在制作半导体器件的晶圆上,便有可能影响到器件内部精密导线布局,造成电性短路或断路的严重后果,由于产品特殊性需要高的生产精密度,因此对生产环境的指标提出了新的要求。集成电路芯片厂房净化级别一般为百级、千级,局部可能要求十级,封装车间相对要求会放宽一些,但一般也要做到万级、十万级。

方案设计上,应根据各工序的工艺要求,分别采用不同等级的净化空调,层流和乱流洁净室以及运行班次或使用时间不同的洁净室等,其净化空气调节系统均宜分开设置。在满足生产要求的前提下,气流组织宜采用局部工作区空气净化和全室空气净化相结合的形式,相对比较节能,若部分生产用房使用特气较多或是存在泄漏事故风险,可根据规范要求考虑全新风系统。

空调除了考虑净化要求外,尚需考虑温湿度的合理设置,温度一方面要考虑人员的舒适度, 另一方面要考虑机器设备的运行最适宜温度,湿度一方面要考虑避免湿度过大导致产品潮湿, 影响产品性能,另一方面又要满足防止湿度过小产生静电,常规的集成电路生产厂房会按照洁净室温度为20~26℃,湿度 40-65%,根据不同的工艺需求温度和湿度按照不同的工艺空调进行+-值设定设计指标。

防微振要求

半导体器件不仅怕“尘”,同时也很畏“震”,“震”一下容易导致膜厚不一,影响电性能,因此在厂房设计的时候对部分工艺设备设备基础提出了防微振要求。

光刻机等部分设备操作精度要求高,周围的震源对设备的正常工作都会产生影响,因此对此类设备的设备基础一般要进行相应处理,常规做法是对光刻机设备底下做独立基础与整个厂房的地坪脱开,防止厂房内余震影响设备精密度。

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