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In der Halbleiterindustrie wird der Reinraum für die Fertigung von elektronisch empfindlichen Bauteilen – zum Beispiel Mikrochips – eingesetzt. Wie Reinräume in der Halbleiterfertigung funktionieren und warum man auch auf den ESD-Schutz achten muss, erfahren Sie im vorliegenden Beitrag.
Reinräume – auch Reinsträume genannt – sind Bereiche, in denen die Partikelanzahl in der Luft so gering wie möglich gehalten wird, um Verunreinigungen auf den herzustellenden Produkten zu verhindern. Gerade in der Halbleiterindustrie sind Reinräume extrem wichtig, da die elektronischen Bauteile, die dort gefertigt werden, sehr empfindlich sind und daher vor Verunreinigungen geschützt werden müssen.
Reinräume werden nach Klassen eingeteilt, je nachdem wie viele Partikel pro Kubikmeter Luft erlaubt sind. Um diese Klassen zu definieren, gibt es verschiedene Systeme, darunter das GMP- und das ISO-System, wobei nach der GMP-Klassifizierung Reinräume in 4 Reinraumklassen unterteilt werden und nach der ISO-Klassifizierung in 9 Reinraumklassen.
Bei einem Reinraum wird die Luft, die in diesen Raum gelangt, zuvor durch feinste Filter gereinigt. Eingeleitet wird die gereinigte Luft über die Decke und abgeleitet über Löcher im Boden. Ein leichter Überdruck im Reinraum soll zusätzlich verhindern, dass Partikel von aussen in den Reinraum gelangen.
Bei der Produktion von Wafern in der Halbleiterindustrie werden mit sogenannten FOUPs spezielle Transportbehälter eingesetzt, die verhindern, dass die Wafer der Reinraumluft ausgesetzt werden, wenn die Wafer von einer Maschine zu einer anderen transportiert werden. FOUP ist die englische Abkürzung für Front Opening Unified Pod. Durch die Abschottung der FOUP-Einheiten können darin Bedingungen herrschen, die die Voraussetzungen für eine weit niedrigere Reinraumklasse erfüllen als ausserhalb der Einheiten im Reinraum selbst. So ist es möglich, in den FOUPs die Anforderungen für Reinraumklasse ISO 1 oder ISO 2 zu erfüllen, während im Reinraum drumherum nur die Anforderungen für ISO 5 erfüllt sind. Der Vorteil an dieser Trennung des Schutzniveaus ist, dass man sehr viele Kosten einsparen kann, da nur kleine Bereiche die Anforderungen der höchsten Reinraumklassen erfüllen müssen. Weitere Massnahmen, um den Reinraum von Partikeln freizuhalten, sind Luftduschen vor den Reinraumeingängen, mit denen Partikel von den Personen heruntergeblasen werden können, die den Reinraum betreten möchten. Die im Reinraum tätigen Personen selbst tragen zur Partikelreduktion in der Regel einen Reinraumanzug (Reinraum-Overall) und andere Reinraumkleidung wie Reinraumschuhe. Auch Reinraumhandschuhe kommen zum Einsatz.
Neben dem Schutz vor Partikeln muss man bei der Fertigung von Halbleitern auch Massnahmen gegen unkontrollierte elektrostatische Entladungen ergreifen. Denn schon sehr geringe Entladungen können für grosse Schäden an den Halbleiterteilen sorgen.
Das Problem sind hier insbesondere latente Beschädigungen, die auch als «walking wounded» oder «latent failure» bezeichnet werden. Denn in den meisten Fällen fällt es bei der Endkontrolle gar nicht auf, wenn Halbleiterbauteile durch elektrostatische Entladungen beschädigt wurden, da der Schaden die Funktion des Bauteils zunächst nicht beeinträchtigt. Wenn die Bauteile dann aber in den Endgeräten verbaut wurden und diese in Nutzung sind, werden die verborgenen Schäden früher oder später dazu führen, dass es zu Störungen kommt oder sogar Ausfällen. Die Kosten für die Beseitigung der Schäden an den verbauten Bauteilen sind dann um ein Vielfaches höher, als wenn man das beschädigte Bauteil bereits bei der Endkontrolle aussortiert hätte. Da – wie bereits ausgeführt – diese beschädigten Bauteile bei der Endkontrolle in der Regel jedoch nicht entdeckt werden, gilt es, die Beschädigungen selbst zu vermeiden, also elektrostatische Entladungen.
Die grösste Gefahr für unkontrollierte elektrostatische Entladungen geht vom Menschen aus, etwa infolge von Aufladungen durch Reibung. Daher sollte bei der Halbleiterfertigung darauf geachtet werden, dass die Mitarbeiter unter anderem ESD-Kleidung tragen und in speziellen ESD-Schutzzonen arbeiten.
Das Team vom abovo-Onlineshop hat Erfahrungen im ESD-Bereich und im Reinraum-Bereich. Lassen Sie sich also von unseren Experten beraten, um zu erfahren, welche Produkte sowohl ESD-Anforderungen als auch Reinraumanforderungen erfüllen. Abovo ist Ihr idealer Partner, wenn Sie etwa in der Halbleiterindustrie tätig sind.
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