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半导体生产对环境参数要求极为严格。 在温度方面，一般电子厂房的温度应控制在 22℃±1℃左右，如江苏南京半导体制造无尘车间项目中，CEIDI 西递将电子厂房的温度控制在 22℃左右。 相对湿度通常控制在 43%±3%或 45%±5%的范围，例如江苏南京半导体制造无尘车间相对湿度目标值大约控制在 30 至 50%的范围内，允许误差在±1%的狭窄范围内，在其他地方则放松到±5%的范围内。因为过于干燥的厂房内极易产生静电，造成 CMOS 集成损坏，所以对湿度要求严格。 洁净度是半导体生产环境的核心指标。根据 ISO 14644-1 标准，洁净室通常被分为一级、二级、三级到九级等多个等级，等级数越低，洁净室内的颗粒浓度越低，环境更为清洁。不同制造过程对应的洁净度要求不同，如光刻车间、沉积/刻蚀车间通常要求达到 Class 5（百级）或更高级别；清洗车间和封装车间则可能要求 Class 6（千级）至 Class 7（万级）；测试车间要求相对较低，可能符合 Class 7（万级）或更低级别。一般半导体器件生产环境按单位体积重规定的尘埃粒子数标准分成洁净度等级，分为 10 级、100 级、1000 级、10000 级、100000 级等。 在空气净化系统方面，无尘车间的核心在于强大的空气净化能力，主要由初效过滤段、中效过滤段、高效过滤段（HEPA）、活性炭吸附段、紫外线杀菌灯、恒温恒湿控制系统等组成。初效过滤段用于拦截空气中较大颗粒的尘埃，中效过滤段进一步去除中等大小的颗粒物，高效过滤段能有效去除 0.3 微米以上的微粒，活性炭吸附段用于去除空气中的有机物和异味，紫外线杀菌灯利用紫外线照射杀死空气中的细菌和病毒，恒温恒湿控制系统通常将温度控制在 20 - 25°C，相对湿度控制在 45% - 65%。 此外，半导体生产环境还需对静电防护、照明与噪声等参数进行控制。需采取措施消除静电隐患，如铺设防静电地板、穿戴防静电服等。提供足够的照明强度，通常不低于 500lux，并采取措施降低设备运转产生的噪音干扰。在新风量方面，由于这类车间内人员较多，新风量大，可根据非单向流洁净室总送风量的 10 - 30%，补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量，保证室内每人每小时的新鲜空气量≥40m3/h。送风量大，以 300 平方米的车间为例，吊顶高度为 2.5 米，如果是万级，送风量就需要 300×2.5×30 = 22500m3/h 的送风量（换气次数，是≥25 次/h）；如果是十万级，送风量就需要 300×2.5×20 = 15000m3/h 的送风量（换气次数是≥15 次/h）。 ### 半导体生产温度要求 半导体生产过程对温度有严格的要求。通常情况下，温度需保持在较为稳定的范围内，一般为22±2℃。例如在荷兰 Levitech 公司的半导体生产过程中，其晶圆制造的反应器由两个石墨圆盘组成，为了产生更好的结果，晶盘需要显示特定的特征，而在这个过程中，必要温度使用 Kanthal®加热元件才能达到 1200 摄氏度。在洁净室温湿度控制系统中，预热盘管的作用是对外气进行预加热，在外界气温较低接近零度时，需将外气加热到 12℃，以避免盘管在气温低于零度时被冻坏。控制送风温度时，将送风温度与其设定值进行比较，通过 PID 控制算法，得出一个计算值，根据该计算值来确定一次表冷盘管与再热盘管阀门开度的大小，从而实现对温度的精确控制。总之，半导体生产中的温度控制至关重要，微小的温度波动都可能影响到产品的质量和生产效率。 ### 半导体生产相对湿度要求 半导体生产对相对湿度也有严格的要求。一般来说，相对湿度应保持在 45%±5%RH 左右，在半导体无尘车间中，通常将湿度控制在适当的范围内，比如相对湿度保持在 50%左右，以确保空气中的离子能够有效地导走静电荷。为了实现湿度的控制，可以采用加湿器、去湿机等设备进行调节。同时，应定期对湿度进行检测和记录，以便及时调整和控制。在半导体制造车间对温湿度的控制中，如湿度是硅晶圆生产过程中关键的因素，如果空气太干燥，静电就会成为问题。例如在光刻室，条件需要保持在 20%至 35%RH 之间。总之，合适的相对湿度对于半导体生产至关重要，它不仅能有效防止静电产生，还能保证产品的质量和生产的顺利进行。 ### 半导体生产洁净度等级要求 半导体生产对洁净度等级要求极高。半导体无尘车间洁净度等级标准主要分为多个等级，从高到低依次为：100 级，1000 级，10000 级和 100000 级。其中，100 级洁净度标准是最高的，要求非常严格，每立方米的空气中的颗粒物数量不能超过 100 个，且对于微生物的要求也非常严格，要求完全无微生物存在。而 100000 级洁净度标准相对宽松一些，每立方米空气中的颗粒物浓度要求不能超过 100000 个，对于微生物的要求也相对较宽松，允许存在一定数量的微生物。在集成电路生产环境中，规定的空气洁净度等级主要取决于集成电路的集成度，不同的工序的空气洁净度等级是依据将会污染的概率和对元器件的潜在故障确定的。例如在集成电路生产的光刻工序中，硅片露出在生产环境中，污染概率很高时元器件的废品率也会很高，所以为避免出现这种伤害，现阶段在超大规模集成电路的洁净厂房中一般选用微环境，把加工工艺核心区隔离，在微环境的隔离区内达到所规定的空气洁净度等级和环境控制规定。总之，半导体生产的高洁净度要求是为了确保产品质量和生产效率，减少因污染导致的废品率。 ### 半导体生产空气净化系统组成 半导体生产的空气净化系统通常由多个部分组成。首先，包括初效、中效、高效三部分的空气过滤系统，能够有效去除空气中的细菌和尘埃。其次，温度处理部分包括预热盘管、一次表冷盘管、再热盘管三部分，预热盘管在外界气温较低时对外气进行预加热，防止盘管被冻坏。一次表冷盘管和再热盘管通过 PID 控制算法确定阀门开度大小，实现对送风温度的精确控制。湿度处理部分包括一次表冷盘管、二次表冷盘管、蒸汽加湿三部分，通过这些设备调节空气中的湿度。此外，空气净化系统还包括高效过滤器、气流组织设计以及洁净管道系统等。高效过滤器如半导体生产用空气净化装置中的净化器，能够持续去除空气中的尘埃和微生物。气流组织通过合理的送风口和回风口布局，确保室内气流均匀、稳定。洁净管道系统用于输送洁净空气和工艺气体。总之，半导体生产的空气净化系统是一个复杂而关键的组成部分，它为半导体生产提供了清洁、稳定的空气环境。 ### 半导体生产静电防护措施 在半导体生产中，静电防护至关重要。静电可能对半导体元件造成致命损伤，如静电放电会瞬间产生几千伏至上万伏的电压，对半导体元件造成致命损伤，尤其在微纳米级别的集成电路中，即使是很微小的电流也足以烧毁电路。半导体静电控制的方法包括接地、使用静电耗散材料和空气电离中和离子。在半导体制造环境中，无论在前部的洁净室中还是在后部的测试、组装和包装中，都应使用导体和静电耗散材料的接地，接地可防止在绝缘导体和静电耗散材料上产生静电，如果这些材料带有静电，也可以带走静电。静电消散材料在消散静电荷的同时，还保持了某些绝缘材料的性能，如柔韧性和耐化学性，如果将它们可靠接地，它们将不会保留静电荷。空气电离用于中和绝缘体上的静电荷，电离器产生由正负空气离子组成的离子云，以中和生产环境中各处的静电。此外，半导体洁净车间的静电防护措施还包括整体布局与装修采用防静电建材，如防静电地板、墙面和天花板；人体静电防护，作业人员穿着全套防静电工作服、防静电鞋以及防静电手套等个人防护装备，并通过防静电手腕带将人体静电直接导至大地；湿度控制，通过恒温恒湿系统确保车间内的相对湿度在适宜范围内以减少静电累积；安装静电消除设备，如离子风机、离子风枪等对工作区域进行实时静电中和；生产设备接地，所有生产设备、工具和物料传输系统均需有效接地；包装与运输防静电以及静电监控与测试等。总之，采取有效的静电防护措施可以减少静电对半导体生产的危害，提高产品质量和生产效率。 半导体生产所需的理想环境参数设定包括严格的温度要求、相对湿度要求、高洁净度等级要求以及完善的空气净化系统和静电防护措施。温度需保持在 22±2℃左右，相对湿度通常在 45%±5%RH 或保持在 50%左右，洁净度等级根据不同的生产工序和产品要求分为多个等级，从 100 级到 100000 级不等。空气净化系统由空气过滤、温度处理、湿度处理、高效过滤器、气流组织和洁净管道系统等组成，为半导体生产提供清洁、稳定的空气环境。静电防护措施包括接地、使用静电耗散材料、空气电离中和离子以及整体布局与装修采用防静电建材、人体静电防护、湿度控制、静电消除设备、生产设备接地、包装与运输防静电和静电监控与测试等。这些理想环境参数的设定对于确保半导体产品的质量和生产效率至关重要。