隨著半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，潔凈車間的設計與裝修成為確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為一家專注于潔凈車間裝修與設計的資深工程公司，我們深知半導體產(chǎn)業(yè)制造對潔凈環(huán)境的嚴苛要求。本文將圍繞半導體加工潔凈車間的設計、微塵控制、動力和公用設施等方面，讓客戶朋友初步了解如何建設一個高標準且成本優(yōu)化型的潔凈場所。
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半導體加工潔凈車間的潔凈度等級通常根據(jù)ISO 14644-1標準進行分類，再結(jié)合GB50073《潔凈廠房設計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范進行建設。值得注意的是，只有在深度挖掘客戶需求、精確規(guī)劃潔凈室及潔凈區(qū)的同時，匹配正確的空氣處理系統(tǒng)、動力及公共設施等措施，才會在后期獲得一個運行精良且能耗適中的優(yōu)質(zhì)工程。
在半導體產(chǎn)業(yè)工程中，比較明顯的需求是一個廠區(qū)可能擁有不同的生產(chǎn)工段，這就需要配置不同的制造區(qū)，這些工段/工序可能分布在同一層或者在不同樓層。依規(guī)范都需設置多個潔凈分區(qū)與潔凈室。不同等級的潔凈度對車間的設計、動力和公用設施、施工、運維等都有著不同要求。我們先來看看相關(guān)制造區(qū)的凈化級別。
1.晶圓制造區(qū)
這里有著最精密的半導體制造工藝，如光刻和納米級加工。要求極高的空氣潔凈度和嚴格的溫濕度控制。
光刻區(qū)：要求最高，通常為ISO 1-3級，需控制0.1微米及以上的顆粒。
刻蝕和沉積區(qū)：潔凈度要求較高，一般為ISO 3-5級，需控制0.3微米及以上的顆粒。
2.封裝測試區(qū)
這里適用于高精度芯片封裝和測試。要求較高的空氣潔凈度和穩(wěn)定的環(huán)境條件。
封裝區(qū)：潔凈度要求中等，通常為ISO 5-7級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
測試區(qū)：要求較低，一般為ISO 7-8級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
3.輔助區(qū)
化學品存儲區(qū)：潔凈度要求較低，通常為ISO 7-8級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
設備維護區(qū)：要求最低，一般為ISO 8級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
4.人員與物料進出區(qū)
更衣室和風淋室：潔凈度要求中等，通常為ISO 5-7級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
物料進出區(qū)：潔凈度要求較低，一般為ISO 7-8級，需控制0.5微米及以上的顆粒。
嚴格按照工藝要求設置潔凈室及潔凈區(qū)，具體方法是將潔凈室劃分為核心生產(chǎn)區(qū)、輔助區(qū)和緩沖區(qū)。核心生產(chǎn)區(qū)(如光刻、蝕刻、封裝等高潔凈要求的區(qū)域)設置于潔凈區(qū)中心，輔助區(qū)(如設備維護區(qū))和緩沖區(qū)(如風淋室、物料傳遞區(qū))布置在外圍，減少交叉污染。設置獨立的人員通道和物料通道，避免交叉污染。人員進入需經(jīng)過更衣及風淋，物料均通過傳遞窗或潔凈傳遞柜進入。
也就是說，潔凈廠房在建設的時候，成本是隨著潔凈度變化的，潔凈度越高造價越貴，而我們
CEIDI西遞會在設計中貫穿成本平衡的原則，優(yōu)化設計以控制成本。以封測廠房為例，封測工藝對潔凈度要求低于前道制程(通常為ISO Class 5-7)，個別高區(qū)域做依據(jù)工藝流程圖做緊湊隔離設計，例如引線鍵合區(qū)：需達到ISO Class 5(0.3μm顆粒≤29,300個/m³);封裝區(qū)：ISO Class 6-7;測試區(qū)只要做ISO Class 8即可。
平面布局優(yōu)化設計：
近年來廠區(qū)空間足夠的前提下，多采用"回"字形布局，核心區(qū)為鍵合/封裝區(qū)，物流通道寬度≥3m，滿足AMHS系統(tǒng)需求，設置緩沖間(Air Shower)過渡區(qū)。
HVAC系統(tǒng)設計：
換氣次數(shù)：鍵合區(qū)≥60次/h，封裝區(qū)≥40次/h
溫濕度控制：22±1℃，45±5%RH
壓差梯度：核心區(qū)>5Pa，緩沖區(qū)>10Pa
空氣處理系統(tǒng)：
MAU：配置兩級預冷+三級過濾
FFU：覆蓋率≥80%，風速0.35—0.45m/s
排風：酸性廢氣處理效率≥99%
工藝支持系統(tǒng)：
超純水：電阻率≥18.2MΩ·cm，TOC<1ppb
壓縮空氣：露點≤-40℃，油含量<0.01ppm
真空系統(tǒng)：極限真空度≤10^-3 Pa
特殊工藝區(qū)設計：
銅柱凸塊區(qū)：需配置局部ISO Class 4環(huán)境
3D封裝區(qū)：增加惰性氣體保護(N2純度99.999%)
測試區(qū)：配置RF屏蔽室(屏蔽效能≥80dB)
我們強調(diào)的一站式整體解決方案，就是站在客戶角度思考建廠及運營的流暢性，“成本優(yōu)化策略”也一直貫穿在我們的設計和施工過程中。例如本文提到的分區(qū)設計控制，采用"核心區(qū)+普通區(qū)"差異化設計，普通區(qū)換氣次數(shù)可降至20次/h來控制成本。材料選擇方面也可以做區(qū)隔優(yōu)化，例如鍵合區(qū)墻面采用不銹鋼，其他區(qū)域用彩鋼板。地坪采用環(huán)氧自流平與局部PVC導靜電地板結(jié)合等，都能有效控成本。作為長三角區(qū)域資深實驗潔凈工程服務商，
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