Hãy tưởng tượng thử cuộc sống sẽ như thế nào nếu không có các thiết bị điện tử. Sẽ không có TV, máy tính, điện thoại di động, công nghệ thông minh và nhiều những ứng dụng khác nữa.

Điều đó khiến cho chúng ta thấy được nhu cầu về điện tử và đặc biệt là các chất bán dẫn lớn như thế nào. Và chắc chắn, để sản xuất ra những thiết bị này đều cần phòng sạch để sản xuất và hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phòng sạch bán dẫn ngay sau đây.

 

Chất bán dẫn là gì?

Chất bán dẫn là vật liệu có độ dẫn điện giữa chất dẫn điện (thường là kim loại) và chất không dẫn điện hoặc chất cách điện (chẳng hạn như gốm sứ). Chúng thường được gọi là mạch tích hợp hoặc vi mạch và được làm từ các nguyên tố tinh khiết như silicon hoặc Germani, hoặc các hợp chất như Gallium arsenide. Chất bán dẫn là một thành phần thiết yếu cho phép tiến bộ trong năng lượng tái tạo, chăm sóc sức khỏe, năng lượng sạch và các ứng dụng khác.

mạch bán dẫn

Vi mạch điện tử

FAB bán dẫn là gì?

FAB bán dẫn là một nhà máy sản xuất trong đó các tấm silicon thô sẽ được chế tạo thành các mạch tích hợp. In thạch bản màu là một phần của quy trình sản xuất bên trong phòng sạch bán dẫn. Quá trình này liên quan đến việc chụp ảnh mẫu mạch trên một chất nền cảm quang và ăn mòn phần nền về mặt hóa học. Các loại chip được sản xuất trong FAB bán dẫn là:

  • NAND flash
  • DRAM for memory
  • Microprocessor
  • Graphics controller
  • Hard drive controller
  • RAID controller

Sau khi hoàn thành, những con chip này sẽ được sử dụng cho nhiều loại thiết bị như máy tính, điện thoại di động, tivi, máy tính xách tay, máy bay không người lái, thiết bị quân sự và ô tô.

Những lưu ý cho phòng sạch bán dẫn

Yêu cầu của phòng sạch bán dẫn

Các nhà sản xuất chip phải đối mặt với nhiều thách thức khi thiết kế và vận hành phòng sạch bán dẫn. Các quy trình cực kỳ chi tiết và môi trường được kiểm soát nghiêm ngặt là điều cần thiết để sản xuất chúng. Một hạt bụi nhỏ có thể phá hủy chức năng của chip, cách duy nhất để tránh ô nhiễm là kiểm soát môi trường sản xuất.

Ô nhiễm là nguyên nhân lớn gây ra các vấn đề sản xuất khi sản phẩm bị hỏng. Công nhân sản xuất thường là nguồn ô nhiễm chính khi vận hành thiết bị bán dẫn. Người lao động có thể tạo ra ESD (phóng tĩnh điện) không mong muốn gây phá hủy các mạch điện tử tinh vi. Các trường hợp ô nhiễm tiềm ẩn khác là:

  • Nguồn điện gặp trục trặc
  • Động cơ quạt bị hỏng
  • Sự cố áp suất
  • Làm rơi thiết bị, dụng cụ và các bộ phận
  • Thiết bị xử lý Wafer có thể hoạt động sai

Sản xuất chất bán dẫn

Lưu khi thiết kế phòng sạch bán dẫn

Môi trường phòng sạch bán dẫn phải được thiết kế để kiểm soát vật chất dạng hạt, khí thải ra ngoài và các nguồn ô nhiễm khác và các điều kiện gây ảnh hưởng. Kiểm soát môi trường là rất quan trọng và duy trì mức độ sạch không khí cần thiết là điều không thể lơ là đối với hiệu suất của phòng sạch. Để giúp duy trì độ sạch của không khí, FABS sử dụng bộ lọc ở đầu vào không khí xung quanh, thường ở bộ xử lý gió hồi (RAH) và trên trần là Fan Filter Unit (FFU).

Thiết kế luồng không khí là một yếu tố quan trọng khác trong FAB bán dẫn. Dòng chảy tầng – Laminar Flow là phổ biến bên trong phòng sạch. Không khí sẽ được thổi từ trần nhà xuống sàn, tạo ra một luồng không khí đồng đều, liên tục. Khi không khí đến sàn tiếp cận được nâng lên, nó sẽ chảy qua các lỗ trên sàn đi lên trên qua lỗ thông không khí để được lọc sạch thông qua các bộ lọc HEPA. Sau đó, không khí hồi lưu được điều hòa để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm của nó trước khi nó được chuyển qua phòng sạch một lần nữa. Khi thiết kế phòng sạch, bạn muốn đảm bảo rằng luồng không khí bị ảnh hưởng ít nhất có thể để các hạt không tích tụ trên bất kỳ thiết bị nào.

Xem thêm: Thiết kế phòng sạch điện tử

Những lưu ý về thiết bị cho phòng sạch bán dẫn

Một số cân nhắc về thiết bị bán dẫn khác là bố trí đồ đạc / thiết bị bên trong phòng. Một khuyến nghị thiết kế điển hình cho việc bố trí thiết bị là đặt thiết bị dọc theo các bức tường bên ngoài, tránh các khu vực có luồng không khí tối đa. Các Clean Bench nơi công nhân thao tác với tấm wafer cũng nên được bố trí dọc theo tường của phòng sạch.

Cửa gió hồi công suất lớn được tích hợp trong bất kỳ khu vực làm việc ướt trên Clean Bench để hút hơi hóa chất được tạo ra trong quá trình sản xuất nên làm như vậy mà không làm gián đoạn luồng không khí. Bạn cũng sẽ thấy giá đỡ dây và giá đỡ bên trong các tấm bán dẫn. Điều này giúp tối đa hóa luồng không khí bằng cách loại bỏ các bề mặt phẳng, nơi các hạt có thể tích tụ. Bề mặt tường trong phòng sạch sử dụng thiết kế đặc biệt như bề mặt tường nhôm nhẵn để giúp không khí di chuyển.

Chế tạo bán dẫn

Phòng sạch bán dẫn cần cấp độ sạch nào?

Sản xuất tấm bán dẫn sẽ phải tuân theo tiêu chuẩn ISO 14644. Đặc điểm kỹ thuật cho chế tạo thiết bị phòng sạch thay đổi tùy theo yêu cầu về loại quy trình, chiều rộng dây chuyền và kích thước tấm wafer. Các yêu cầu về phòng sạch bán dẫn có thể dao động từ phòng sạch ISO 4 (Loại 10) đến ISO 6 (Loại 1.000).

Một số hoạt động nhất định có thể có nền tảng ISO 7 Class (10.000) hoặc ISO 8 Class (100.000), nhưng tất cả các cân nhắc đều được xử lý trên cơ sở từng dự án.

Trên đây là một số kiến thức và chú ý khi xây dựng một phòng sạch chế tạo chất bán dẫn. Mong rằng nó sẽ giúp được các bạn trong quá trình xây dựng phòng sạch bán dẫn của mình

Từ khóa: