半导体洁净车间建设与环境要求

一、前言

在高科技时代的今天，以电子信息产业为核心的半导体产业的发展对提高国家的经济与科技实力起着举足轻重的影响。而半导体洁净车间作为半导体制造过程中至关重要的一环，为半导体芯片提供高度清洁，稳定的制造环境，保证芯片的品质与性能。

二、半导体洁净车间具有重要意义

（一）保证产品质量半导体芯片在生产过程中，对周围环境洁净度有极高要求。甚至细小的尘埃颗粒，化学污染物或者微生物也会使芯片产生诸如短路，断路和性能降低等缺陷。在洁净车间内，对空气进行严格过滤，温湿度控制及静电防护，可有效降低这些污染物，使产品良品率及质量稳定性得到改善。

（二）达到高精度制造的要求随着半导体科技的持续发展，芯片的线宽逐渐减小，同时制造过程也变得越来越精细。这对生产环境的洁净度及稳定性提出了很高的要求，从而保证了芯片制造精度及性能。洁净车间可以提供这种环境以适应半导体产业日益发展对高精度制造的要求。

（三）确保生产安全在半导体制造中，有许多危险化学物质及气体被用来制造砷化氢和磷化氢。在洁净车间内，这些危险物质浓度能够得到有效控制，生产人员能够得到保证，其原因是通风系统完善，安全防护措施到位。

三、半导体洁净车间设计原理

（一）洁净度的要求

针对半导体制造不同工艺阶段及产品要求确定洁净车间洁净度等级。通常半导体洁净车间洁净度等级可达ISO 1~ISO 8级。设计时，应保证空气过滤系统，气流组织及压力控制能达到相应洁净度。

（二）温湿度的控制半导体芯片制作对温度和湿度都十分敏感。温度太高或者太低，湿度会影响芯片性能与品质。因此，洁净车间需要配备精确的温湿度控制系统，将温度控制在20°C至22°C之间，且温度波动不能超过±0.1°C,相对湿度控制在一定范围内（通常为45%±5%）。

（三）静电防护等静电会给半导体芯片造成很大伤害，会使芯片受损或者降低其性能。洁净车间设计时，应采取有效措施进行静电防护，如铺防静电地板，装设静电消除器，用防静电工作服及手套。

（四）通风系统设计等一个好的通风系统对于保证洁净车间内空气质量具有重要意义。通风系统应能在维持室内正压和阻止外界污染物流入的前提下，对室内污染物进行有效排除。通风系统在设计时应综合考虑空气流量，风速和换气次数。

（五）安全设计方面半导体洁净车间内含有部分危险化学物质及气体，安全设计非常重要。应建立良好的消防设施，气体泄漏报警系统及紧急排风系统，以保证事故发生后能及时采取应对措施，确保人员及装备安全。

四、半导体洁净车间施工过程

（一）项目规划

明确项目需求

确定了半导体洁净车间生产规模，产品型号，洁净度需求，温湿度需求等。还要兼顾今后发展需要并留有一定拓展空间。

地点的选择

选好位置，建洁净车间。应综合考虑地理位置，交通便利程度及周边环境，并尽可能远离污染源及震动源。制定项目预算依据项目需求及建设标准制定了包括建筑工程，设备采购，安装调试及人员培训在内的详细项目预算。

（二）在设计阶段

初步设计

中按照项目规划要求初步设计洁净车间。包括平面布局设计，空间规划，净化系统设计，通风系统设计和电气系统设计。初步设计应符合洁净度，温湿度和静电防护要求。详细的设计根据初步设计进行了详细设计。其中包括设备选型，管道布置，电气布线和控制系统设计。详细设计应保证各系统合理可靠。设计审核等审查设计方案，以保证设计满足有关标准、规范的要求。审查内容涉及洁净度等级，温湿度控制，静电防护，通风系统，安全设计。

（三）在施工阶段

建筑施工

按设计方案施工洁净车间。包括墙体，天花板和地面施工及门窗安装。建筑施工中应保证密封性，洁净度的要求。

设备的安装

安装洁净车间需要的空气过滤系统，通风系统，空调系统，电气设备以及其他各类设备。设备安装应严格执行设备安装说明书，以保证其性能可靠。

管道的安装

安装设洁净车间内各类管道，包括通风管道，给排水管道，工艺管道。管道的安装应保证密封性，安全性。

电气布线

执行洁净车间电气布线包括照明，动力和控制系统。电气布线应满足有关标准、规范的要求，保证安全、可靠。

（四）调试和验收阶段

设备调试

完成了安装后的装置调试工作，保证了装置各项性能及参数满足设计要求。调试涉及空气过滤系统，通风系统，空调系统和电气设备。系统联调等实现了洁净车间内各系统联调以保证各系统协调工作。联调的内容涵盖了洁净度的管理、温度和湿度的调节、静电的保护、通风系统以及安全措施等多个领域。接受了验收洁净车间，保证车间各项指标达到设计要求及有关标准。验收涉及建筑工程，设备安装，系统调试和环境检测。

五、半导体洁净车间主设备的选择

（一）空气过滤系统

初效过滤器

初效过滤器是以滤除空气中大颗粒灰尘、杂质为主，对中效、高效过滤器起到防护作用。初级过滤器的过滤效能通常落在30%到50%的范围内。

中效过滤器

采用中效过滤器对空气中等颗粒灰尘及杂质进行过滤，进一步提升空气洁净度。中效过滤器的过滤效能通常落在50%到70%的范围内。高效过滤器等高效过滤器作为洁净车间空气过滤系统的关键组成部分，具有过滤空气中微小颗粒、灰尘和细菌等污染物的能力，从而确保空气洁净度满足预定标准。高效过滤器通常具有超过99.99%的过滤效能。

（二）通风系统等风机等风机在通风系统中起动力源作用，把室外新鲜空气导入洁净车间和排出室内污浊空气。风机选择应以洁净车间面积，高度和换气次数为标准。

（三）制冷系统中空调系统是为制冷系统提供必要冷源的系统，是对制冷剂进行压缩，冷凝，膨胀和蒸发，并把热量由室内传递给室外。冷水机组选择应以洁净车间冷负荷，温度要求等为基础。

（四）电气设备

配电柜

配电柜对洁净车间供电进行调配与控制。配电柜选择应以洁净车间用电负荷和电压等级为标准。

照明灯具

照明灯具，用于为洁净车间提供灯光。照明灯具选择应兼顾照度要求，节能性，寿命和使用要求。通常洁净车间使用的LED灯具具有节能，寿命长和亮度高的优点。

插座与开关

插座及开关，用于与洁净车间电器设备相连并进行控制。插座与开关选择应兼顾安全性，可靠性，美观性。