半导体检测实验室建设设计要求及半导体检测实验室注意问题_磊建净化

　随着中国“芯”计划的确立，国家出台各项政策支持国内半导体产业发展，第三代半导体的发展、十大新基建的国产化，引爆了对芯片的强劲需求，以及展示了芯片强大的实力和潜力。但半导体和芯片的生产、检测环境和设备要求都极高，下面浅谈一下半导体检测实验室建设设计要求及半导体检测实验室注意问题。

　　一、半导体检测实验室建设设计要求

　　1、芯片、半导体生产环境的要求

　　由于电子产品在制造、生产过程中对室内空气环境和品质的要求极为严格，主要以控制微粒和浮尘为主要对象，同时还对其环境的温湿度、新鲜空气量、噪声等作出了严格的规定。

　　(1)室内的噪声级(空态)：不应大于65dB(A)。

　　(2)垂直流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。

　　(3)与室外的静压差不应小于10Pa，不同空气洁净度的洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于5Pa。

　　(4)洁净室内的新鲜空气量应取下列二项中的最大值。

　　(5)补偿室内排风量和保持室内正压值所需的新鲜空气量之和。

　　(6)保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。

　　(7)净化空调系统加热器，应设置新风，超温断电保护，若采用点加湿时应设置无水保护，寒冷地区，新风系统应设置防冻保护措施，无尘室的送风量。

　　2、半导体芯片温湿度控制

　　半导体洁净室中相对湿度的目标值大约控制在30%至50%的范围内，允许误差在±1%的狭窄的范围内，例如光刻区──或者在远紫外线处理区甚至更小──而在其他地方则可以放松到±5%的范围内。

　　因为相对湿度有一系列可能使洁净室总体表现下降的因素，其中包括：

　　(1)细菌生长。

　　(2)工作人员感到室温舒适的范围。

　　(3)出现静电荷。

　　(4)金属腐蚀。

　　(5)水汽冷凝。

　　(6)光刻的退化。

　　(7)吸水性。

　　很多化学反应的速度，包括腐蚀过程，将随着相对湿度的增高而加快。所有暴露在洁净室周围空气中的表面都很快地被覆盖上至少一层单分子层的水。当这些表面是由可以与水反应的薄金属涂层组成时，高湿度可以使反应加速。幸运的是，一些金属，例如铝，可以与水形成一层保护型的氧化物，并阻止进一步的氧化反应;但另一种情况是，例如氧化铜，是不具有保护能力的，因此，在高湿度的环境中，铜制表面更容易受到腐蚀。

　　3、复杂设计施工与高建造费用

　　电子芯片洁净车间有着严格的洁净度要求，可想而知，其设计施工也是相当复杂的。此外，洁净度越高，建造费用也越高。例如100级单向流洁净室，仅室内装修与空调洁净系统的建造费用就要万元或以上一平方。再加上消防、三废、供配电和自控系统，建造费用就要更高了。

　　当完成电子芯片洁净车间的建造后，还要经过3方面的验收，即：空态验收、静态验收、动态验收，只有完成验收才能投入日常使用。因此，面临巨大的技术风险，以及后续运行、维护和调试、检测的压力。

　　此外，在高的相对湿度环境下，由于水分的吸收，使烘烤循环后光刻胶膨胀加重。光刻胶附着力同样也可以受到较高的相对湿度的负面影响;较低的相对湿度(约30%)使光刻胶附着更加容易，甚至不需要聚合改性剂。

　　二、半导体检测实验室注意问题

　　1、半导体检测实验室工作流程设计

　　实验室工作流程优化与实验室整体与局部的布局相关，同时与实验室的硬件与软件条件也有着密切联系。除了布局的优化和仪器设备的摆放位置的设计外，可以采用一些先进的实验室管理软件，协助实验室工作人员优化实验过程，从而达到提高工作效率，减少实验过程中人为因素对实验结果的影响。

　　另外，完善的实验室管理制度，也是影响实验室工作流程的重要因素。

　　2、半导体检测实验室配电系统设计

　　实验室的配电系统是根据实验仪器和设备的具体要求，经过专业的设计人员综合多方面因素设计完成的，与普通建筑有很大区别。因为，实验室仪器设备对电路的要求比较复杂，并不是通常人们所认为的那样，只要满足Z大电压和Z大功率的要求就可以了。事实上有很多仪器设备对电路都有特殊的要求。

　　我们在工程建设的过程中发现，大部分用户在实验室设计建设初期，都没有充分考虑到实验室用电的特殊要求，甚至有的用户和设计单位认为实验室的用电量与一般的办公室类似。这样给后期实验室的运行带来了很大的麻烦。

　　对配电系统的设计，不但要考虑现有的仪器设备情况，同时也要考虑实验室几年的发展规划。充分考虑配电系统的预留问题及日后的电路维护等问题。

　　3、半导体检测实验室空调系统设计

　　通用实验室的夏季空气调节室内计算参数为：温度26～28℃，相对湿度小于65%。专用实验室的空气调节室内计算参数应按工艺要求确定。空调系统的主要作用是控制实验室的温湿度。空调系统与实验室通风系统配合，才能真正有效地保证实验室的温湿度和房间压力的有效控制。总之，实验室对空调系统的要求，有别于普通办公室或公共区域的空调系统，有其特殊性。