Производството на полупроводникови устройства включва главно дискретни устройства, интегрални схеми и процеси на тяхното опаковане.
Производството на полупроводници може да бъде разделено на три етапа: производство на материал за тялото на продукта, продуктвафлапроизводство и монтаж на устройства. Сред тях най-сериозно е замърсяването на етапа на производство на вафли.
Замърсителите се разделят главно на отпадъчни води, отпадъчни газове и твърди отпадъци.
Процес на производство на чипове:
Силиконова пластинаслед външно шлифоване - почистване - оксидиране - равномерен резистент - фотолитография - проявяване - ецване - дифузия, йонна имплантация - химическо отлагане на пари - химично механично полиране - метализация и др.
Отпадъчни води
Голямо количество отпадъчни води се генерират във всяка стъпка от процеса на производство на полупроводници и тестване на опаковки, главно киселинно-алкални отпадъчни води, отпадъчни води, съдържащи амоняк и органични отпадъчни води.
1. Флуорсъдържащи отпадъчни води:
Флуороводородната киселина се превръща в основния разтворител, използван в процесите на окисление и ецване поради своите окислителни и корозивни свойства. Съдържащите флуор отпадъчни води в процеса идват главно от процеса на дифузия и процеса на химично механично полиране в процеса на производство на чипове. В процеса на почистване на силициеви пластини и свързани с тях прибори солната киселина също се използва многократно. Всички тези процеси се извършват в специални резервоари за ецване или почистващо оборудване, така че съдържащите флуор отпадъчни води могат да се изхвърлят независимо. Според концентрацията може да се раздели на отпадъчни води с висока концентрация, съдържащи флуор, и отпадъчни води с ниска концентрация, съдържащи амоняк. Обикновено концентрацията на отпадъчни води с висока концентрация на амоняк може да достигне 100-1200 mg/L. Повечето компании рециклират тази част от отпадъчните води за процеси, които не изискват високо качество на водата.
2. Киселинно-базови отпадъчни води:
Почти всеки процес в процеса на производство на интегрални схеми изисква чипът да бъде почистен. Понастоящем сярната киселина и водородният пероксид са най-често използваните почистващи течности в процеса на производство на интегрални схеми. В същото време се използват и киселинно-алкални реагенти като азотна киселина, солна киселина и амонячна вода.
Киселинно-алкалните отпадъчни води от производствения процес идват главно от процеса на почистване в процеса на производство на чипове. В процеса на опаковане чипът се третира с киселинно-алкален разтвор по време на галванопластика и химически анализ. След обработката трябва да се измие с чиста вода, за да се получи киселинно-алкална промивна отпадъчна вода. В допълнение, киселинно-алкални реагенти като натриев хидроксид и солна киселина също се използват в станцията за чиста вода за регенериране на анионни и катионни смоли за получаване на киселинно-алкално регенериране на отпадъчни води. Остатъчната вода от промиване също се произвежда по време на процеса на промиване на киселинно-алкални отпадъчни газове. В компаниите за производство на интегрални схеми количеството киселинно-алкални отпадъчни води е особено голямо.
3. Органични отпадъчни води:
Поради различните производствени процеси, количеството органични разтворители, използвани в производството на полупроводници, е много различно. Въпреки това, като почистващи агенти, органичните разтворители все още се използват широко в различни звена на производството на опаковки. Някои разтворители се превръщат в органични отпадъчни води.
4. Други отпадъчни води:
Процесът на ецване на процеса на производство на полупроводници ще използва голямо количество амоняк, флуор и вода с висока чистота за обеззаразяване, като по този начин генерира изхвърляне на отпадъчни води с висока концентрация, съдържащи амоняк.
Процесът на галванопластика е необходим в процеса на опаковане на полупроводници. Чипът трябва да се почисти след галванопластиката и в този процес ще се генерират отпадъчни води от почистването на галванопластиката. Тъй като някои метали се използват в галванопластиката, ще има емисии на метални йони в отпадъчните води от почистването на галванопластиката, като олово, калай, диск, цинк, алуминий и др.
Отработен газ
Тъй като процесът на полупроводници има изключително високи изисквания за чистота на операционната зала, вентилаторите обикновено се използват за извличане на различни видове отпадъчни газове, изпарени по време на процеса. Следователно емисиите на отпадъчни газове в полупроводниковата промишленост се характеризират с голям обем на отработените газове и ниска концентрация на емисии. Емисиите на отпадъчни газове също са предимно изпарени.
Тези емисии на отпадъчни газове могат да бъдат разделени основно на четири категории: киселинен газ, алкален газ, органичен отпадъчен газ и токсичен газ.
1. Киселинно-основни отпадъчни газове:
Киселинно-основните отпадъчни газове идват главно от дифузия,ССЗ, CMP и процеси на ецване, които използват киселинно-алкален почистващ разтвор за почистване на пластината.
Понастоящем най-често използваният почистващ разтворител в процеса на производство на полупроводници е смес от водороден пероксид и сярна киселина.
Отпадъчният газ, генериран при тези процеси, включва киселинни газове като сярна киселина, флуороводородна киселина, солна киселина, азотна киселина и фосфорна киселина, а алкалният газ е главно амоняк.
2. Органични отпадъчни газове:
Органичните отпадъчни газове идват главно от процеси като фотолитография, проявяване, ецване и дифузия. При тези процеси се използва органичен разтвор (като изопропилов алкохол) за почистване на повърхността на вафлата, а отпадъчният газ, генериран от изпаряването, е един от източниците на органичен отпадъчен газ;
В същото време фоторезистът (фоторезистът), използван в процеса на фотолитография и ецване, съдържа летливи органични разтворители, като бутилацетат, който се изпарява в атмосферата по време на процеса на обработка на пластини, което е друг източник на органични отпадъчни газове.
3. Токсичен отпадъчен газ:
Токсичните отпадъчни газове идват главно от процеси като кристална епитаксия, сухо ецване и CVD. При тези процеси се използват различни специални газове с висока чистота за обработка на пластината, като силиций (SiHj), фосфор (PH3), въглероден тетрахлорид (CFJ), боран, борен триоксид и др. Някои специални газове са токсични, задушаващо и разяждащо.
В същото време, в процеса на сухо ецване и почистване след химическо отлагане на пари в производството на полупроводници, е необходимо голямо количество пълен оксид (PFCS) газ, като NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 и др. Тези перфлуорирани съединения имат силно поглъщане в областта на инфрачервената светлина и остават в атмосферата за дълго време. Те обикновено се считат за основния източник на глобалния парников ефект.
4. Отпадъчни газове от процеса на опаковане:
В сравнение с процеса на производство на полупроводници, отпадъчният газ, генериран от процеса на опаковане на полупроводници, е сравнително прост, главно киселинен газ, епоксидна смола и прах.
Киселинните отпадъчни газове се генерират главно в процеси като галванопластика;
Отпадъчният газ от печене се генерира в процеса на печене след залепване и запечатване на продукта;
Машината за рязане генерира отпадъчни газове, съдържащи следи от силициев прах по време на процеса на рязане на вафли.
Проблеми със замърсяването на околната среда
За проблемите със замърсяването на околната среда в полупроводниковата индустрия основните проблеми, които трябва да бъдат решени, са:
· Мащабни емисии на замърсители на въздуха и летливи органични съединения (ЛОС) в процеса на фотолитография;
· Емисии на перфлуорирани съединения (PFCS) при процеси на плазмено ецване и химическо отлагане на пари;
· Голямо потребление на енергия и вода в производството и защита на безопасността на работещите;
· Рециклиране и мониторинг на замърсяването на странични продукти;
· Проблеми с използването на опасни химикали в процесите на опаковане.
Чисто производство
Технологията за чисто производство на полупроводникови устройства може да бъде подобрена от гледна точка на суровини, процеси и контрол на процеса.
Подобряване на суровините и енергията
Първо, чистотата на материалите трябва да бъде строго контролирана, за да се намали въвеждането на примеси и частици.
Второ, трябва да се извършат различни тестове за температура, откриване на течове, вибрации, токов удар с високо напрежение и други тестове на входящите компоненти или полуготови продукти, преди да бъдат пуснати в производство.
В допълнение, чистотата на спомагателните материали трябва да бъде строго контролирана. Има относително много технологии, които могат да се използват за чисто производство на енергия.
Оптимизиране на производствения процес
Самата полупроводникова индустрия се стреми да намали въздействието си върху околната среда чрез подобрения на технологията на процеса.
Например през 70-те години органичните разтворители се използват главно за почистване на пластини в технологията за почистване на интегрални схеми. През 80-те години на миналия век киселинни и алкални разтвори като сярна киселина се използват за почистване на вафли. До 90-те години на миналия век е разработена технология за плазмено почистване с кислород.
По отношение на опаковките повечето компании в момента използват технология за галванопластика, която ще доведе до замърсяване на околната среда с тежки метали.
Заводите за опаковане в Шанхай обаче вече не използват технология за галванопластика, така че няма въздействие на тежки метали върху околната среда. Може да се установи, че полупроводниковата индустрия постепенно намалява въздействието си върху околната среда чрез подобрения на процесите и химическо заместване в собствения си процес на разработка, който също следва текущата глобална тенденция на развитие на застъпничество за процес и дизайн на продукти, базирани на околната среда.
Понастоящем се извършват повече местни подобрения на процесите, включително:
·Замяна и намаляване на изцяло амониевия PFCS газ, като например използване на PFCs газ с нисък парников ефект за замяна на газ със силен парников ефект, като подобряване на потока на процеса и намаляване на количеството PFCS газ, използван в процеса;
·Подобряване на почистването на няколко пластини към почистване на една пластина, за да се намали количеството химически почистващи агенти, използвани в процеса на почистване.
· Стриктен контрол на процеса:
а. Осъществете автоматизация на производствения процес, който може да реализира прецизна обработка и партидно производство и да намали високия процент грешки при ръчна работа;
b. Свръхчисти фактори на околната среда, около 5% или по-малко от загубата на добив се причинява от хората и околната среда. Факторите на околната среда за изключително чисти процеси включват главно чистота на въздуха, вода с висока чистота, сгъстен въздух, CO2, N2, температура, влажност и т.н. Нивото на чистота на чист цех често се измерва с максималния брой разрешени частици за единица обем от въздух, тоест концентрация на броя на частиците;
c. Укрепете откриването и изберете подходящи ключови точки за откриване на работни станции с големи количества отпадъци по време на производствения процес.
Добре дошли на клиенти от цял свят да ни посетят за по-нататъшна дискусия!
https://www.vet-china.com/
https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/
https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/
https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j
Време на публикуване: 13 август 2024 г