Produkcja półprzewodników w środowisku Cleanroom
Układy scalone, półprzewodniki są kluczowym elementem współczesnej technologii. Są jednak bardzo podatne na zanieczyszczenia podczas procesu produkcji i wymagają warunków kontrolowanych w pomieszczeniach Cleanroom o wysokiej czystości.
Dlaczego układy scalone są tak wrażliwe na zanieczyszczenia?
Układy scalone (półprzewodniki) są kluczowym elementem współczesnej technologii, odpowiadają za działanie telefonów komórkowych, laptopów, mają zastosowanie w elektronice, rozrywce i wielu innych dziedzinach.
Jednak ich niewielkie rozmiary i skomplikowana struktura sprawiają, że są bardzo podatne na zanieczyszczenia podczas procesu produkcji.
Główne przyczyny wrażliwości półprzewodników na zanieczyszczenia: miniaturyzacja, pole elektryczne, reakcje chemiczne i termiczne, skomplikowany proces produkcyjny...
Miniaturyzacja:
Układy scalone są coraz mniejsze, a ich elementy osiągają rozmiary nanometryczne. Nawet najmniejsze zanieczyszczenie może zakłócić ich działanie, prowadząc do defektów, awarii elektrycznych lub całkowitego uszkodzenia.
Interakcje z polem elektrycznym
Zanieczyszczenia mogą zmieniać właściwości elektryczne półprzewodników, powodując nieprawidłowe działanie, zwiększone zużycie energii, a nawet zwarcia.
Efekty termiczne
Zanieczyszczenia, takie jak kurz czy inne cząstki, mogą utrudniać odprowadzanie ciepła, co prowadzi do przegrzania i uszkodzenia układów.
Reakcje chemiczne
Wilgoć, gazy lub chemikalia mogą reagować z materiałami półprzewodnikowymi, powodując korozję, zmiany w przewodnictwie lub defekty strukturalne.
Zanieczyszczenia powierzchniowe:
Cząstki kurzu, oleje czy resztki mogą tworzyć bariery na powierzchni półprzewodników, zakłócając połączenia elektryczne i procesy związane z odprowadzaniem ciepła.
Procesy produkcyjne
Produkcja półprzewodników obejmuje wiele skomplikowanych etapów, takich jak fotolitografia, osadzanie, trawienie i obsługa płytek. Każdy z tych etapów stwarza ryzyko wprowadzenia zanieczyszczeń.
Możliwe skutki zanieczyszczenia półprzewodników
Zanieczyszczone półprzewodniki mogą powodować nieprawidłowe działanie, zwiększone zużycie energii, niestabilność lub całkowitą awarię.
Jeśli zanieczyszczenia zostaną przeoczone podczas produkcji, może to prowadzić do niezadowolenia klientów, problemów z jakością, a nawet konieczności wycofania produktów z rynku.
Jak unikać zanieczyszczeń?
Środowisko czystych pomieszczeń (cleanroom)
Produkcja półprzewodników musi odbywać się w specjalnych pomieszczeniach z kontrolowaną wentylacją, przepływem powietrza i filtracją.
Ultraczysta woda (UPW)
Proces trawienia wymaga użycia wody o ekstremalnie wysokiej czystości. Proces produkcji UPW obejmuje wieloetapowe filtrowanie, odwróconą osmozę, demineralizację, usuwanie chloru, a także użycie światła UV i wymiany jonowej.
Zanieczyszczenia są poważnym zagrożeniem dla produkcji półprzewodników, dlatego konieczne jest stosowanie zaawansowanych technologii Clean Room i procedur, aby zapewnić ich czystość i niezawodność. Wprowadzenie odpowiednich środków kontroli jakości i czystości środowiska produkcyjnego jest kluczowe dla uniknięcia problemów związanych z zanieczyszczeniami.
Źródło: na podstawie “Why are semiconductors so sensitive to contamination?”- by LWS team
Może Państwa zainteresować także tekst pod tytułem:
BAZA WIEDZY: Projekt i budowa pracowni leku jałowego – wybór wykonawcy – kontynuujący tą tematykę. A także:
Clean room – wszystko, co chciałbyś wiedzieć o strefach kontrolowanych.
Projekt i budowa pracowni leku jałowego – gdzie zaczyna się rola farmaceuty?
