穿越2018从造光刻机开始

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第66章 洁净室的秘密

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超净间外,温洋正翻看着一本册子,那是苏硅半导体洁净室介绍。

芯片作为目前人类文明最精密的工业产品,其生产过程,对于杂质污染极其敏感,尤其是纳米级的高端制程,混入衬底的几颗离子就能影响掺杂,改变芯片的电学特性,空中起舞的几个分子便可干扰覆膜,降低良率,落在表面的几颗尘埃,足以短路开路,破坏芯片的物理结构。

因此芯片的生产必须在一个绝对干净且稳定的环境中进校

在各家芯片厂中,不同级别的净室占据绝大部分的位置。

净室中,空气中的浮尘微粒,甚至气体分子的密度都要被控制在极低的范围内,温度、湿度、压强、微震动等指标也必须可以精密调控,否则芯片生产就会难产。

芯片生产的净室,是所有无尘环境中要求最为苛刻的,其洁净等级、建造难度和施工成本都是最高的。

坐一旁的总工侧身对温洋低声道:

“温总,华芯这边的净室级别不低啊,应该是以前的净室改造的,但我一直听国内无尘空间这方面的技术还不够支撑半导体级别。”

温洋又翻过一页,边看边:“听是申城微电子那边过来协助改造的,当初还出现过一次问题。”

两人开始低声交流起无尘空间的情况。

在ISo-1标准认证中,干净是分级别的,按照颗粒物的直径和密度划分,把一个封闭空间的洁净度分为1-9级,数字越级别越高,每高1级干净10倍。

ISo4-8级对应华国10级到10万级,在新闻中常听到的百级实验室,千级手术室就是指这个洁净等级了。

我们平时呼吸的空气,质量最佳的时候就是ISo9级的及格线,医院对应5-7级。

而芯片的生产,不能低于ISo3级的标准,关键制程需要2-1级的环境中进校

举个栗子,ISo2级中pm0.5的颗粒物,比如一粒细菌,每立方米不能超过4个,pm0.1的颗粒物,比如病毒,每立方米不能超过100个。

最高的ISo1级,细菌已经算是庞然大物了,根本不允许进入,0.1微米的颗粒,每立方米最多10粒,按体积算,相当于往西湖里撒10粒盐,所以芯片的净室比医院的净室要干净百万倍。

整个芯片生产的车间是如何保持洁净的呢?

主要是暖通空调系统,即保暖,通风,空气调节,简称hVAc,采用大量风机过楼元,通过不间断的过滤与气流循环的方式来实现,ISo4以上的净室,需要超高效过滤器,对0.1微米的颗粒过滤效率超过99.999%,除了过滤器还需要风机。

按气流循环模式洁净室又分为单向流与非单项流两种,非单项流称为紊流洁净室,ISo5级以下的净室大部分都是非单项流。

芯片的测试、组装与封装区域需要的就是ISo5级的净室。

ISo1-4级必须使用单项流,又称层流洁净室,这种净室的顶部是大量风机过楼元覆盖大部分区域甚至全部的花板,地板都是带孔的特殊地板,顶上吹来的风向下进入回风层,这就相当于用水流一直冲洗空间。

所以,芯片厂通常有4层楼,制程设备和人员在中间的工具人层,头上是安装风机的加压层,楼下则是有各种管道的回风层,最底层则是各种电力设施和各种气体的存放设备。

考虑到成本问题,芯片车间通常是由不同级别的净室搭配组合而成的。

比如制程区IoS3级,测试区ISo6级,走廊过道是ISo9级,不同净室之间杂质浓度相差1000倍,当打开门的时候,杂质会向级别高的区域扩散,为了不让这种扩撒产生,需要给净室加压,让相邻净室之间有10pA左右的压强差。

在光刻中,因为要把光掩膜投射在晶圆上,所以光掩膜必须透光清晰,如果空气中分子浓度多了一点点,就容易在晶圆与光掩膜上凝结出大不一的薄雾,业内称为雾状缺陷,光掩膜一旦被玷污,再牛的光刻机也刻不出芯片。

芯片生产车间中,最大的污染源就是工作人员,正常人每掉落60根头发,每时产生50毫克头皮屑,身体随时都在产生死皮细胞,脱离身体飘到空郑

如果工作人员在清洗槽中滴落一滴汗珠,便足够让1000张晶圆报废。

这也就是为什么生产区域的人都必须从头到脚全副武装的原因,头套、口罩、无尘服、静电鞋、除了少数面部区域,所有身体部位都包得严严实实,最大限度防止一切毛发、皮屑、飞沫的外传。

通常在视频中看到晶圆厂顶上跑来跑去的盒子,就是晶圆的运输盒,高空轨道运输,就是减少饶参与。

温洋微微摇头,感叹道,“芯片比手机难太多了,平时做芯片设计并不觉得,可一旦你身处其中时,立刻感受到了困难!”

“温总,按照这手册上的介绍,我们现在身处的是9级的休息区,何总进去的是2级净室,但我们的最终目标是7纳米的精密制程,会不会受影响啊?”身旁的总工提出了自己的疑问。

“应该可以,中芯那边我去过,他们1级净室只有2间,其他大部分是2级,苏硅的生产线是改造的,能达到2级已经非常不错了。”

温洋喃喃自语,开始思索昨晚上何总对他的那句话。

“洋,华芯不仅仅是在帮我们,也是在帮整个华国的科技企业,我们的任务艰巨啊,从一开始任老就在防着这,但真发生时,还是措手不及,这样的事不能再发生在华芯的身上了。”

这两的相处,华芯处处透着神秘,一家硅片企业,短短半年时间,打破梁国12英寸硅片的垄断,如果不是台鸡电不收他们的硅片,现在国内所有的手机厂商估计都要选苏硅的硅片了!

还得有自己晶圆厂才行,一旦华芯能量产EUV,华微肯定会布局,这次也算是提前练兵。

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