你知道为什么半导体制造那么难吗?超净间难道比光刻机还重要?

来源: | 作者:PanYunKJ | 发布时间: 2022-08-29 | 1039 次浏览 | 分享到:
你知道为什么半导体的制造那么难吗?其实,在半导体制造之前,如果能完成并且达到超净间这三个方面的要求,这将是成功的一半。

你知道为什么半导体的制造那么难吗?

其实,在半导体制造之前,如果能完成并且达到超净间这三个方面的要求,这将是成功的一半。


那么,半导体的超净间是如何搭建的?

超净间(Clean Room)也叫洁净室,是指将一定空间范围内空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物排除,并将室内的温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音、照明及静电控制在某一需求范围内而特别设计的房间。不论外在空气条件如何变化,其室内都能维持原先所设定要求的洁净度、温湿度及压力等。超净间主要的作用在于控制半导体芯片所接触的大气的洁净度及温湿度,使产品能在一个良好的环境空间中生产和制造。



什么种类的建筑材料适合超净间?

超净间所用的建筑材料都应是不易脱落的材料,所有的管道口都要密封,可以采用不锈钢材料制造工作台。

超净间如何控制外界污染呢?

(1)黏性地板垫。在每个超净间入口都应放置一块黏性地板垫,这样可以把鞋底的脏物黏住,防止带入超净间。一般地板垫有很多层,脏了一层便撕掉一层。

(2)更衣区。超净间的更衣区是超净间与厂区的过渡区域,更衣区通过天花板中的高效空气过滤器(High efficiency Particulate air Filter,HEPA)提供空气,工作人员必须在此换上洁净服。此区域利用长凳分为两个部分,工作人员在长凳─侧穿上洁净服,而在长凳上穿戴鞋套,这样可以使长凳和超净间保持干净。超净间和厂区的门不能同时打开,保护超净间不会暴露在厂区的污染环境中。有些厂还在走廊上提供更衣柜,超净间衣物和物品也要妥善管理。更衣区通常分为两个更衣区,即一次更衣区和二次更衣区。

(3)风淋室。超净间与更衣间要建造风淋室,高速流动的气流可以吹掉洁净服外面的灰尘颗粒。风淋室必须装有互锁系统,防止前后门同时打开。

(4)维修区。超净间周围是维修区,一般要求它的洁净级别低于超净间(通常要求1000级或10000级)。技术员在超净间外维护设备,而不必进入超净间。



(5)空气压力控制系统。严格防止空气污染的厂房在设计方案上要求平衡超净间、更衣间和厂区的空气压力。通常超净间的空气压力高,更衣间次之,厂区和走廊低。这样当超净间的门打开时,超净间相对高的空气压力可以防止空气中的灰尘进入。

(6)净鞋器和手套清洗器。用净鞋器去除鞋套和鞋侧的灰尘。用手套清洗器清洗手套并烘干。



(7)防静电设施。静电会吸附空气和工作服中的尘埃,容易影响晶圆上高密度的集成电路的制造和性能。静电控制包括防止静电堆积和防止放电两个方面,防止静电堆积使用防静电服、防静电周转箱和防静电存储盒。放电技术包括使用电离器和使用静电接地带,电离器─般放在HEPA过滤器的下面,中和过滤器上堆积的静电;静电放电包括人员的接地腕带和工作台接地垫等。



工作人员有哪些防护措施?

超净间工作人员是大的污染源之一。人的呼吸也包含大量的污染,每次呼气向空气中排出大量的水汽和微粒。人坐着时,每分钟仍会释放10万到100万个颗粒,此外还有脱落的头发和坏死的皮肤等。普通的衣服也会给超净间增加上百万个颗粒。



防止人产生的污染的解决办法就是把人完全包裹起来。洁净服选用无脱落而且编织紧密的材料,且含有导电纤维以释放静电,在满足过滤能力的情况下考虑穿着的舒适度。洁净服要制成高领长袖口,身体的每一个部分都要被罩住,头用内帽罩住头发,外面再套一层外罩,外罩带披肩,用工作服压住披肩,以压住头罩;面部用面罩罩住;眼睛用带侧翼的安全眼镜罩住。



衣服以宇航服的头套为模型,可接过滤带、吹风机和真空系统。新鲜空气由真空泵提供,过滤器保证呼出的气体的污染物不被吹进超净间。皮肤涂上特制的润肤品,可进一步防止皮肤脱落物,润肤品中不含盐分和氯化物。穿衣的顺序应该从头向下穿,使上一部位扬起的灰尘用下一部位的服饰盖住,戴上手套。



健康的人是许多污染的污染源,病人就更加严重了,特别是皮肤病患者和呼吸道传染病患者还会产生额外的污染源,因此相关岗位要制定相应的人员体检标准。

HEPA过滤器实现空气过滤,并从地板上回收空气,保持持续的洁净空气流。

5.温湿度控制系统

半导体超净间的温湿度控制是个重点,其控制的效果直接影响着生产的优良率。温度控制对操作员的舒适性和工艺控制都是很重要的,特别是在利用化学溶剂作刻蚀和清洗的工艺时,化学反应会随温度的变化而不同。



相对湿度也是一个非常重要的工艺参数,尤其在光刻工艺中,如果湿度过大,晶圆表面太潮湿,会影响聚合物的结合,如果湿度过低,晶圆表面会产生静电,这些静电会在空气中吸附微粒。


看到这里,你是否对半导体极其严格的制造过程有所了解?