半導體潔凈車間建設與環境要求

一、前言

在高科技時代的今天，以電子信息產業為核心的半導體產業的發展對提高國家的經濟與科技實力起著舉足輕重的影響。而半導體潔凈車間作為半導體制造過程中至關重要的一環，為半導體芯片提供高度清潔，穩定的制造環境，保證芯片的品質與性能。

二、半導體潔凈車間具有重要意義

（一）保證產品質量半導體芯片在生產過程中，對周圍環境潔凈度有極高要求。甚至細小的塵埃顆粒，化學污染物或者微生物也會使芯片產生諸如短路，斷路和性能降低等缺陷。在潔凈車間內，對空氣進行嚴格過濾，溫濕度控制及靜電防護，可有效降低這些污染物，使產品良品率及質量穩定性得到改善。

（二）達到高精度制造的要求隨著半導體科技的持續發展，芯片的線寬逐漸減小，同時制造過程也變得越來越精細。這對生產環境的潔凈度及穩定性提出了很高的要求，從而保證了芯片制造精度及性能。潔凈車間可以提供這種環境以適應半導體產業日益發展對高精度制造的要求。

（三）確保生產安全在半導體制造中，有許多危險化學物質及氣體被用來制造砷化氫和磷化氫。在潔凈車間內，這些危險物質濃度能夠得到有效控制，生產人員能夠得到保證，其原因是通風系統完善，安全防護措施到位。

三、半導體潔凈車間設計原理

（一）潔凈度的要求

針對半導體制造不同工藝階段及產品要求確定潔凈車間潔凈度等級。通常半導體潔凈車間潔凈度等級可達ISO 1~ISO 8級。設計時，應保證空氣過濾系統，氣流組織及壓力控制能達到相應潔凈度。

（二）溫濕度的控制半導體芯片制作對溫度和濕度都十分敏感。溫度太高或者太低，濕度會影響芯片性能與品質。因此，潔凈車間需要配備精確的溫濕度控制系統，將溫度控制在20°C至22°C之間，且溫度波動不能超過±0.1°C,相對濕度控制在一定范圍內（通常為45%±5%）。

（三）靜電防護等靜電會給半導體芯片造成很大傷害，會使芯片受損或者降低其性能。潔凈車間設計時，應采取有效措施進行靜電防護，如鋪防靜電地板，裝設靜電消除器，用防靜電工作服及手套。

（四）通風系統設計等一個好的通風系統對于保證潔凈車間內空氣質量具有重要意義。通風系統應能在維持室內正壓和阻止外界污染物流入的前提下，對室內污染物進行有效排除。通風系統在設計時應綜合考慮空氣流量，風速和換氣次數。

（五）安全設計方面半導體潔凈車間內含有部分危險化學物質及氣體，安全設計非常重要。應建立良好的消防設施，氣體泄漏報警系統及緊急排風系統，以保證事故發生后能及時采取應對措施，確保人員及裝備安全。

四、半導體潔凈車間施工過程

（一）項目規劃

明確項目需求

確定了半導體潔凈車間生產規模，產品型號，潔凈度需求，溫濕度需求等。還要兼顧今后發展需要并留有一定拓展空間。

地點的選擇

選好位置，建潔凈車間。應綜合考慮地理位置，交通便利程度及周邊環境，并盡可能遠離污染源及震動源。制定項目預算依據項目需求及建設標準制定了包括建筑工程，設備采購，安裝調試及人員培訓在內的詳細項目預算。

（二）在設計階段

初步設計

中按照項目規劃要求初步設計潔凈車間。包括平面布局設計，空間規劃，凈化系統設計，通風系統設計和電氣系統設計。初步設計應符合潔凈度，溫濕度和靜電防護要求。詳細的設計根據初步設計進行了詳細設計。其中包括設備選型，管道布置，電氣布線和控制系統設計。詳細設計應保證各系統合理可靠。設計審核等審查設計方案，以保證設計滿足有關標準、規范的要求。審查內容涉及潔凈度等級，溫濕度控制，靜電防護，通風系統，安全設計。

（三）在施工階段

建筑施工

按設計方案施工潔凈車間。包括墻體，天花板和地面施工及門窗安裝。建筑施工中應保證密封性，潔凈度的要求。

設備的安裝

安裝潔凈車間需要的空氣過濾系統，通風系統，空調系統，電氣設備以及其他各類設備。設備安裝應嚴格執行設備安裝說明書，以保證其性能可靠。

管道的安裝

安裝設潔凈車間內各類管道，包括通風管道，給排水管道，工藝管道。管道的安裝應保證密封性，安全性。

電氣布線

執行潔凈車間電氣布線包括照明，動力和控制系統。電氣布線應滿足有關標準、規范的要求，保證安全、可靠。

（四）調試和驗收階段

設備調試

完成了安裝后的裝置調試工作，保證了裝置各項性能及參數滿足設計要求。調試涉及空氣過濾系統，通風系統，空調系統和電氣設備。系統聯調等實現了潔凈車間內各系統聯調以保證各系統協調工作。聯調的內容涵蓋了潔凈度的管理、溫度和濕度的調節、靜電的保護、通風系統以及安全措施等多個領域。接受了驗收潔凈車間，保證車間各項指標達到設計要求及有關標準。驗收涉及建筑工程，設備安裝，系統調試和環境檢測。

五、半導體潔凈車間主設備的選擇

（一）空氣過濾系統

初效過濾器

初效過濾器是以濾除空氣中大顆粒灰塵、雜質為主，對中效、高效過濾器起到防護作用。初級過濾器的過濾效能通常落在30%到50%的范圍內。

中效過濾器

采用中效過濾器對空氣中等顆粒灰塵及雜質進行過濾，進一步提升空氣潔凈度。中效過濾器的過濾效能通常落在50%到70%的范圍內。高效過濾器等高效過濾器作為潔凈車間空氣過濾系統的關鍵組成部分，具有過濾空氣中微小顆粒、灰塵和細菌等污染物的能力，從而確保空氣潔凈度滿足預定標準。高效過濾器通常具有超過99.99%的過濾效能。

（二）通風系統等風機等風機在通風系統中起動力源作用，把室外新鮮空氣導入潔凈車間和排出室內污濁空氣。風機選擇應以潔凈車間面積，高度和換氣次數為標準。

（三）制冷系統中空調系統是為制冷系統提供必要冷源的系統，是對制冷劑進行壓縮，冷凝，膨脹和蒸發，并把熱量由室內傳遞給室外。冷水機組選擇應以潔凈車間冷負荷，溫度要求等為基礎。

（四）電氣設備

配電柜

配電柜對潔凈車間供電進行調配與控制。配電柜選擇應以潔凈車間用電負荷和電壓等級為標準。

照明燈具

照明燈具，用于為潔凈車間提供燈光。照明燈具選擇應兼顧照度要求，節能性，壽命和使用要求。通常潔凈車間使用的LED燈具具有節能，壽命長和亮度高的優點。

插座與開關

插座及開關，用于與潔凈車間電器設備相連并進行控制。插座與開關選擇應兼顧安全性，可靠性，美觀性。

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