1.净　化

芯片制造中最主要的问题是空气中传播的颗粒。普通空气中包含大量的微小颗粒或粉尘，微小颗粒在空气中长时间漂浮。所有芯片制造都是在洁净的工作室中生产完成的。在集成电路制造中，净化是把芯片制造与外界的污染环境隔离开来的技术。所谓净化或洁净并非保证完全没有一点灰尘，而是控制在一个非常微量的单位上。当然这个标准中符合灰尘标准的颗粒相对于我们常见的灰尘已经是小得微乎其微了，但是对于IC构造而言，哪怕是一点点的灰尘都会产生非常大的负面影响，所以在IC构造产品的生产上，无尘是必然的要求。集成电路制造中常用洁净空气中含尘量多少的程度（即含尘浓度）表示，含尘浓度高则洁净度低，含尘浓度低则洁净度高。净化级别标定了净化间的空气质量级别，它是由净化室空气中的颗粒尺寸和密度表征的。这一数字描述了要怎样控制颗粒以减少颗粒沾污。净化级别起源于美国联邦标准209E，后来ISO 14644做出了洁净度的技术要求。中国国家标准GB 50073-2001等同采用国际标准ISO 14644-1。表3.2所示展示了不同净化间净化级别每立方英尺可以接受的颗粒数和颗粒尺寸。等级划分：209E（1992年）（以单位体积空气中大于等于0.5 μm粒径的粒子个数直接命名）。

2.净化标准

ISO 14644指定ISO洁净度等级的各级别，以此作为洁净室及相关受控环境内空气洁净度总的技术要求。世界各国均有自定规格，但普遍还是用美国联邦标准209为多。209E与209D等最大之不同在于209E表示单位增加了公制单位，超净间等级以M字头表示，如M1、M1.5、M2.5、M3等，依此类推，配合国际公制单位之标准化，M字母后的阿拉伯数字是每立方米中≥0.5 μm的微尘粒子数以10为底的对数，若微尘粒子数介于前后二者之间，则以1.5、2.5、3.5……表示。美国联邦标准FS 209D都以英制每立方英尺为单位，中国国家标准GB 50073-2001采用公制，日本也采用公制，即以每立方米为单位，以0.1 μm微粒子为计数标准。日本标准的表示法以Class 1、Class 2、Class 3……Class8表示，最好的等级为Class 1，最差则为Class 8，以每立方公尺中微尘粒子总数以10为底的对数表示。

表3.2　洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级

209E规定空气质量由区域中空气级别数来表示。标准按两种方法设定，一个是颗粒大小，二是颗粒密度。区域中空气级别数是指在1立方英尺中所有直径为0.5 μm或更大的颗粒总数。一般城市的空气中通常包含烟、雾、气。每立方英尺有多达500万个颗粒，所以是500万级。随着芯片部件尺寸的更新换代，不断提高的芯片灵敏度要求越来越小的颗粒。图3.7显示了由ISO规定的颗粒直径与颗粒密度的关系。

图3.7　颗粒与空气级别数(www.daowen.com)

M1级展示了300 mm或450 mm晶圆制造生产区域要求的更高的洁净标准。联邦标准209E规定最小洁净度可到一级。因为209E以0.5 μm的颗粒定义洁净度，而先进的晶圆加工工艺要求更严格的控制，所以工程技术人员、工程师们致力于减少10级和1级环境中0.1 μm颗粒的数量。例如，建议的规范是加工车间为0.1级和空气为0.01级。

表3.3　洁净度级别与粒径对照表

现在基于≥0.5 μm粒径的各国洁净度等级近似对照表如表3.4所示。

表3.4　各国洁净度等级近似对照表

3.洁净度等级及适用范围

洁净度等级划分：1级≥百级≥千级≥万级≥十万级≥百万级。即越排在前面，级别越高，1级是级别最高的，最常见的是百级到十万级。1级洁净室主要用于制造集成电路的微电子工业，对集成电路的精确要求为亚微米。10级无尘车间主要用于带宽小于2 μm的半导体工业。100级无尘车间是最常用的，因而是很重要的无尘车间，如外科手术（包括移植手术），集成器的制造，以及那些对细菌感染特别敏感的病人的隔离治疗，比如像骨髓移植病人术后的隔离治疗。

1 000级的无尘车间主要用于高质量光学产品的生产，还用于测试、装配飞机陀螺仪、装配高质微型轴承等。10 000级（万级）无尘车间用于液压设备或气压设备的装配，某些情况下也用于食品饮料工业。此外，万级无尘车间在医工业中也很常用。100 000级（百万级）无尘车间用于许多的工业部门，比如光学产品的制造，用于较小的元器件制造大型的电子系统，液压或气压系统的制造，食品饮料的生产，医药工业也常常使用这一级无尘车间。