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半导体生产环境技术的高要求下，如何做到降本增效？

中源广科CLABSO

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随着中国“芯”计划的确立，国家出台了各项政策扶持半导体产业发展，第三代半导体的研制，国产化十新基建，引爆芯片强劲需求，展示芯片很强动力和潜力。半导体芯片的生产环境及设备的要求严苛，就半导体芯片洁净区的环境要求有哪些？

半导体芯片生产环境的要求

电子产品在制造、生产过程中对室内空气环境质量要求极为严格，主要以控制微粒和浮尘为主要对象，同时还对其环境的温湿度、空气新鲜度、静压差、气流速度、噪声等作出了严格的规定。

1、室内的噪声级（空态）：不应大于65dB(A)

2、垂直流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。

3、与室外的静压差不应小于10Pa，不同空气洁净度的洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于5Pa。

4、洁净室内的新鲜空气量应取下列二项中的最大值：

5、补偿室内排风量和保持室内正压值所需的新鲜空气量之和。

6、保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。

7、净化空调系统加热器，应设置新风，超温断电保护，若采用点加湿时应设置无水保护，寒冷地区，新风系统应设置防冻保护措施。无尘室的送风量。

温湿度控制

半导体（FAB）洁净室中相对湿度的目标值大约控制在30至50%的范围内，允许误差在±1%的狭窄的范围内，例如光刻区或者在远紫外线处理（DUV）区甚至更小，而在其他地方则可以放松到±5%的范围内。

因为相对湿度有一系列可能使洁净室总体表现下降的因素，其中包括：

1.细菌生长；

2.工作人员感到室温舒适的范围；

3.出现静电荷；

4.金属腐蚀；

5.水汽冷凝；

6.光刻的退化；

7.吸水性。

细菌和其他生物污染（霉菌，病毒，真菌，螨虫）在相对湿度超过60%的环境中可以活跃地繁殖。一些菌群在相对湿度超过30%时就可以增长。洁净室应将湿度控制在处于40%至60%的范围之间时，可以使细菌的影响以及呼吸道感染降至最低。

相对湿度在40%至60%的范围同样也是人类感觉舒适的适度范围。湿度过高会使人觉得气闷，而湿度低于30%则会让人感觉干燥，皮肤皲裂，呼吸道不适以及情感上的不快。

高湿度实际上减小了洁净室表面的静电荷积累──这是人们希望的结果。较低的湿度比较适合电荷的积累并成为潜在的具有破坏性的静电释放源。当相对湿度超过50%时，静电荷开始迅速消散，但是当相对湿度小于30%时，它们可以在绝缘体或者未接地的表面上持续存在很长一段时间。相对湿度在35%到40%之间可以作为一个令人满意的折中，半导体洁净室一般都使用额外的控制装置以限制静电荷的积累。

很多化学反应的速度，包括腐蚀过程，将随着相对湿度的增高而加快。在高湿度的环境中，铜制表面更容易受到腐蚀。此外，由于水分的吸收，使烘烤循环后光刻胶膨胀加重。光刻胶附着力同样也可以受到较高的相对湿度的负面影响；较低的相对湿度（约30%）使光刻胶附着更加容易，甚至不需要聚合改性剂。

复杂设计施工与高建造投入费用

电子芯片洁净车间有着严格空气环境要求，因此在洁净车间设计、施工、运维的整个项目生命周期都需要极大投入。洁净度越高，设计要求越严、建造费用也越高。

CFD仿真技术耗费时间短、成本低、模拟精确度高，在电子洁净室设计中已应用广泛。采用CFD软件，分别从送风、回风方式、FFU布置形式、高架地板布置形式、工艺设备布局等多方面对洁净室气流组织进行模拟分析和优化设计。可以缩短设计周期50~70%，降低研发成本30%-75%，并在设计和运行中提供科学性的安全性预判和检查，有效提升设计验证能力和产品良品率。