2.3 集成电路生产线的洁净系统

2.3.1 洁净室系统

随着工艺生产技术的不断发展，集成电路生产对于制造环境及其他配套系统的要求也相应越来越严格，说到环境首当其冲的是洁净室。洁净室工程成为集成电路制造过程中最为重要的环节之一，直接决定了最终产品的成败。一般而言，当微粒尺寸达到集成电路节点一半大小时就成为破坏性微粒，对集成电路的制造产生影响。比如，14nm工艺中7nm的微粒就会影响制造过程。

集成电路的生产必须在洁净室厂房中进行。洁净室是指空气悬浮粒子浓度受控的房间，它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他参数，如温度、湿度、压力等，需按照特别的要求进行控制。下面将简要介绍洁净室过滤系统、洁净室气流、洁净室静电危害以及防范措施。

（1）洁净室过滤系统：利用高效过滤器和超高效过滤器的组合把空气中的灰尘粒子过滤掉，灰尘过滤的效率可高达99.995%～99.999995%。经过过滤器过滤之后，把空气中的悬浮粒子浓度控制在洁净室等级要求的范围内。

（2）洁净室气流：由于洁净厂房内的工作人员及生产设备也会产生灰尘，而这些尘土对洁净室环境也是一大危害，所以必须通过气流将这些尘埃过滤或排出室外。依据气流的方向性特点，可分为单向流（大致平行的受控气流，以及与水平面垂直或平行的气流）、非单向流（送入洁净室的送风以诱导方式与室内空气混合的气流）、混合流（单向流和非单向流组合的气流）。

（3）洁净室静电危害：集成电路厂房对环境中的防静电要求也非常苛刻。静电对集成电路行业的主要危害体现在三个方面。

① 静电吸附：指附着在产品上的静电荷会通过静电作用吸附空气中的尘埃，从而引起产品上尘埃的附着。

② 静电放电：当静电电荷积累到一定的程度，若有导体接近就会产生静电放电，从而造成器件击穿。

③ 电子干扰：静电放电会产生辐射，这些辐射会干扰周围的微处理器。

（4）洁净室静电的防范措施：根据不同的工艺区域，需要采用有针对性的防静电控制方案。

① 内装静电防护（高架地板、吊顶、隔板等）：洁净室内装环境的防静电措施是接地。因在集成电路的生产过程中会产生电荷，但工艺中所需的材料如石英、玻璃、塑料等都是绝缘体，电荷无法就地移除，所以接地系统是对抗静电的关键。

② 工艺静电防护（离子棒、离子风扇）：离子棒与离子风扇均为静电发生器，通过电离空气中的粒子产生正负电荷，洁净室中的气流会使正负电荷形成一股带有正负电荷的气流。当设备或物品带有电荷时，气流中的异性电荷会中和设备或物品带有的电荷，从而消除静电。

根据《洁净厂房设计规范》（GB 50073—2013），洁净室空气洁净度整数等级见表2.3。

表2.3 洁净室空气洁净度整数等级[7]