什么是半导体洁净室？以下是您需要了解的内容

半导体芯片用于每一种计算机化设备 - 从手机或咖啡机等家用物品到车辆、国防技术或航天器等复杂机器。它们使用高度敏感的材料生产，以形成必须小心处理的精细层。这就是为什么半导体芯片制造、测试和封装等任务必须在受控的洁净室环境中进行的原因。

下面，我们将进一步探讨半导体洁净室，包括其常见应用、分类和设计特点。

什么是半导体洁净室？

在深入了解半导体洁净室的诸多专业特点之前，让我们先回顾一下，更好地了解什么是半导体，以及为什么必须在洁净室内处理半导体。

什么是半导体？

半导体由纯硅这种玻璃状固体材料制成，在熔融状态下成型，然后切成薄片。半导体因其特殊的导电行为而备受推崇——既像金属又像绝缘体——是制造计算机芯片和电路的重要成分。晶圆是一种基板，用于集成电路或芯片的基底。

半导体芯片是易碎材料。即使是最轻微的不一致也会损害其安全性和有效性，进而损害由这些芯片驱动的机器和设备的安全性和有效性。这就是为什么半导体洁净室如此重要，以及为什么它们必须遵守严格的标准以确保对芯片制造环境的完全控制。

促进半导体产业

2022 年 8 月，美国政府通过了《芯片与科学法案》。该法案旨在促进半导体芯片制造，并将更多芯片带回美国而不是海外。它批准为美国半导体制造和研究提供近 520 亿美元的政府补贴，以及为半导体芯片制造商提供约 240 亿美元的投资税收抵免。

毋庸置疑，该法案对美国半导体行业的影响是十倍。曾经因缺乏资金和资源而不得不暂停半导体项目的工厂现在可以恢复生产。其他半导体芯片制造公司可能会扩大业务。为了做到这一点，他们需要更多的洁净室。

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半导体洁净室应用

半导体用于许多行业和应用。每当半导体芯片制造中保持质量和纯度至关重要时（始终如此），就需要洁净室。需要半导体洁净室的一些最常见的行业和应用包括：

• 计算机和手机制造业

• 汽车制造

• 航空航天和国防制造业

• 机器人及自动化设备制造

• 家电制造

• 生物技术制造

半导体洁净室分类

由于当今社会对高价值电路元件的需求，半导体洁净室通常每天 24 小时运行。在整个芯片制造过程中，必须始终保持某些最严格的洁净室等级。

在大多数情况下，半导体洁净室必须符合ISO 14644-1 4-6 级要求。该标准规定，0.5μm 或更小的颗粒数最多可容纳 352-35,200 个。它们还必须符合ISO 14644-2的要求，该标准规定了质量控制系统以维持这些标准。然而，并非所有流程都需要如此严格的控制。制造的晶圆的包装、组装和测试可以在 ISO 7 级或 ISO 8 级洁净室中进行。

根据其独特的应用，半导体洁净室可能还必须满足一些行业特定要求，例如汽车应用的ASTM 标准和航空航天应用的NASA 标准。除了 ISO 标准外，通常还需遵守这些标准，以确保半导体洁净室始终受到控制，并且从中生产的芯片具有一致的质量。

任何低于这些严格标准的水平都可能导致缺陷。

半导体洁净室设计

半导体洁净室需要坚固的洁净室设计，以帮助它们达到并保持严格的清洁标准，同时还允许轻松移动和工作流程。以下是一些特别重要的半导体洁净室设计方面需要考虑的方面。

操作员和操作员流程

就像任何其他类型的洁净室一样，半导体洁净室的清洁度和控制的最大威胁来自在其中工作的人员。这就是为什么半导体洁净室操作员必须接受专门培训并配备专门设备以防止污染。

但这种半导体与操作员的关系是双向的。半导体及其制造电路所需的工艺可能对人体健康有害。因此，设计半导体洁净室时，务必确保操作员能够安全完成任务。一些半导体洁净室甚至配有机器人设备或特殊安全规程，以保护工人免受放射性工艺、有毒化学物质、激光和磁场的伤害。

空气质量与过滤

如上所述，半导体洁净室必须具有高水平的空气质量——任何洁净室应用都需要一些最洁净的空气。这从强大的洁净室 HVAC 和过滤系统开始，例如HEPA 或 ULPA 过滤器，它们用于处理空气以去除允许限度内的颗粒。

洁净室内的机器可能还配有自己的排气系统，可去除不洁净的空气和颗粒物。

其他环境威胁

除了过滤空气中的颗粒物，半导体洁净室还必须防范其他环境威胁。控制以下因素尤其重要：

• 静电–静电放电会损坏半导体的导电性能。地板、墙板、家具等必须使用静电耗散材料。

• 湿度– 半导体洁净室中湿度不受控制会导致烘烤时间不一致、表面膨胀和腐蚀以及溶剂蒸发。需要保持 35-65% 之间的恒定相对湿度。

• 排气– 半导体洁净室设备会产生排气，并将空气中的污染物带入空间。必须通过适当的设备清洁和维护以及持续的空气过滤来控制排气。

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