Vermeidung von Verunreinigungen, Reinraumtechnik
Zur Vermeidung von Verunreinigungen während des Produktionsablaufs, die die spätere Tauglichkeit der Chips stören können, müssen viele Anstrengungen unternommen werden. Ein Hauptaugenmerk gilt dabei der Vermeidung der Ablagerung von Staubpartikeln aus der Umgebungsluft. Die Produktion läuft daher im Reinraum ab, in dem die Zahl der Partikel je nach der Anforderung stark reduziert wird. Das in diesen Bereichen arbeitende Personal muss dazu Reinraumkleidung tragen, die oft möglichst den ganzen Körper bedeckt und selbst keine Partikel verursacht. In der Regel werden die Haare mit einer speziellen Haube bedeckt, bei extremen Ansprüchen muss jedoch eine komplett geschlossene Maske getragen werden.
Die Klassifizierung eines Reinraums erfolgt nach der maximalen Zahl und Größe der pro Kubikfuß der Umgebungsluft befindlichen Partikel. In Abb. 48 wird die Einteilung nach verschiedenen Standards dargestellt.
Abb. 48: Nach der VDI Richtlinie bezeichnet man die Reinraumklasse mit der Zehnerpotenz der Zahl der Teilchen, die maximal in einem Kubikfuß der Umgebungsluft enthalten sein dürfen, plus eins. Im Reinraum der Klasse 2 zum Beispiel dürfen also maximal 10 Teilchen enthalten sein. (Eine Alternative Klassifizierung nach US Standard (Bezeichnung mit „class“) erfolgt direkt mit der Zahl der maximalen Partikelzahl, dem genannten Reinraum mit Klasse 2 entspricht somit class 10). Die Luft in einer Stadt wäre der Klasse 7-8 zuzuordnen.
Im Folgenden sind die Anforderungen für einige Produktionsschritte aufgelistet, die in der Regel mindestens zu erfüllen sind:
Klasse 1: Strukturierungsprozesse
Klasse 2: Prozessschritte zur Schichtabscheidung
Klasse 2-3: Prüfung der Schaltungen
Klasse 3: Einbringen der Chips in ihr Gehäuse
Als Grauraum bezeichnet man zusätzlich Gebiete, die nur geringen Reinheitsanforderungen genügen müssen, da die Wafer dort nie der Umgebung ausgesetzt sind.
Um die Partikelzahl in einem Reinraum zu reduzieren, wird die Luft im Raum in einer Bewegung von der Decke zum Boden gehalten. Damit werden die Partikel nach unten bewegt und dort in ein Ventilationssystem eingesaugt. Die Luft wird darin gefiltert und an der Decke wieder ausgeblasen. Der Reinraum wird zudem unter leicht erhöhtem Druck gehalten, um Staub aus der Umgebung am Eindringen zu hindern.