Výroba polovodičových součástek zahrnuje především diskrétní součástky, integrované obvody a procesy jejich balení.
Výrobu polovodičů lze rozdělit do tří etap: výroba materiálu těla výrobku, výrobekoplatkavýroba a montáž zařízení. Mezi nejzávažnějším znečištěním je fáze výroby oplatek produktu.
Znečišťující látky se dělí především na odpadní vody, odpadní plyny a tuhé odpady.
Proces výroby čipu:
Silikonový plátekpo vnějším broušení - čištění - oxidace - rovnoměrný odpor - fotolitografie - vyvolávání - leptání - difúze, iontová implantace - chemická depozice z par - chemicko-mechanické leštění - metalizace atd.
Odpadní voda
V každém procesním kroku výroby polovodičů a testování balení vzniká velké množství odpadních vod, zejména acidobazických odpadních vod, odpadních vod obsahujících amoniak a organických odpadních vod.
1. Odpadní voda obsahující fluor:
Kyselina fluorovodíková se díky svým oxidačním a korozivním vlastnostem stává hlavním rozpouštědlem používaným v procesech oxidace a leptání. Odpadní voda obsahující fluor v procesu pochází hlavně z procesu difúze a procesu chemického mechanického leštění v procesu výroby čipů. V procesu čištění křemíkových plátků a souvisejícího nádobí se také mnohokrát používá kyselina chlorovodíková. Všechny tyto procesy jsou dokončeny ve vyhrazených leptacích nádržích nebo čisticích zařízeních, takže odpadní voda obsahující fluor může být vypouštěna nezávisle. Podle koncentrace ji lze rozdělit na odpadní vody s vysokou koncentrací fluoru a odpadní vody s nízkou koncentrací amoniaku. Obecně může koncentrace odpadních vod s vysokou koncentrací amoniaku dosahovat 100-1200 mg/l. Většina společností recykluje tuto část odpadních vod pro procesy, které nevyžadují vysokou kvalitu vody.
2. Acidobazické odpadní vody:
Téměř každý proces ve výrobním procesu integrovaného obvodu vyžaduje vyčištění čipu. V současnosti jsou kyselina sírová a peroxid vodíku nejčastěji používanými čisticími kapalinami v procesu výroby integrovaných obvodů. Současně se používají také acidobazická činidla, jako je kyselina dusičná, kyselina chlorovodíková a čpavková voda.
Kyselino-zásadité odpadní vody z výrobního procesu pocházejí hlavně z procesu čištění v procesu výroby čipů. V procesu balení je čip ošetřen acidobazickým roztokem během galvanizace a chemické analýzy. Po ošetření je potřeba jej omýt čistou vodou, aby vznikla acidobazická mycí odpadní voda. Kromě toho se ve stanici pro čistou vodu používají také acidobazická činidla, jako je hydroxid sodný a kyselina chlorovodíková, k regeneraci aniontových a kationtových pryskyřic za účelem produkce odpadních vod z regenerace acidobazických podmínek. Mycí zbytková voda vzniká také během procesu praní acidobazických odpadních plynů. Ve společnostech vyrábějících integrované obvody je množství acidobazické odpadní vody obzvláště velké.
3. Organické odpadní vody:
Vzhledem k různým výrobním procesům se množství organických rozpouštědel používaných v polovodičovém průmyslu velmi liší. Nicméně jako čisticí prostředky jsou organická rozpouštědla stále široce používána v různých spojích výroby obalů. Některá rozpouštědla vypouštějí organické odpadní vody.
4. Ostatní odpadní vody:
Proces leptání v procesu výroby polovodičů bude využívat velké množství čpavku, fluoru a vysoce čisté vody k dekontaminaci, čímž dojde k vypouštění odpadních vod s vysokou koncentrací čpavku.
Proces galvanického pokovování je vyžadován v procesu balení polovodičů. Čip je třeba po galvanizaci vyčistit a při tomto procesu bude vznikat odpadní voda z čištění galvanického pokovování. Protože některé kovy se používají při galvanickém pokovování, budou docházet k emisím kovových iontů v odpadních vodách z čištění galvanického pokovování, jako je olovo, cín, kotouče, zinek, hliník atd.
Odpadní plyn
Vzhledem k tomu, že polovodičový proces má extrémně vysoké požadavky na čistotu operačního sálu, používají se k odsávání různých typů odpadních plynů, které se během procesu odpařují, obvykle ventilátory. Proto se emise odpadních plynů v polovodičovém průmyslu vyznačují velkým objemem výfukových plynů a nízkou koncentrací emisí. Emise odpadních plynů jsou také převážně těkavé.
Tyto emise odpadních plynů lze rozdělit především do čtyř kategorií: kyselý plyn, alkalický plyn, organický odpadní plyn a toxický plyn.
1. Acidobazický odpadní plyn:
Acidobazický odpadní plyn pochází hlavně z difúze,CVD, CMP a leptací procesy, které používají k čištění waferu acidobazický čisticí roztok.
V současnosti je nejběžněji používaným čisticím rozpouštědlem v procesu výroby polovodičů směs peroxidu vodíku a kyseliny sírové.
Odpadní plyn vznikající při těchto procesech zahrnuje kyselé plyny, jako je kyselina sírová, kyselina fluorovodíková, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná a kyselina fosforečná, a alkalickým plynem je hlavně amoniak.
2. Organický odpadní plyn:
Organický odpadní plyn pochází hlavně z procesů, jako je fotolitografie, vyvolávání, leptání a difúze. V těchto procesech se k čištění povrchu plátku používá organický roztok (jako je isopropylalkohol) a odpadní plyn vznikající těkáním je jedním ze zdrojů organického odpadního plynu;
Zároveň fotorezist (fotorezist) používaný v procesu fotolitografie a leptání obsahuje těkavá organická rozpouštědla, jako je butylacetát, který se při procesu zpracování waferů těká do atmosféry, což je další zdroj organických odpadních plynů.
3. Toxický odpadní plyn:
Toxický odpadní plyn pochází hlavně z procesů, jako je krystalová epitaxe, suché leptání a CVD. Při těchto procesech se ke zpracování plátku používají různé vysoce čisté speciální plyny, jako je křemík (SiHj), fosfor (PH3), tetrachlormethan (CFJ), boran, oxid boritý atd. Některé speciální plyny jsou toxické, dusivé a žíravé.
Současně je v procesu suchého leptání a čištění po chemickém napařování při výrobě polovodičů vyžadováno velké množství plynu plného oxidu (PFCS), jako je NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 atd. Tyto perfluorované sloučeniny mají silnou absorpci v oblasti infračerveného světla a zůstávají v atmosféře po dlouhou dobu. Obecně jsou považovány za hlavní zdroj globálního skleníkového efektu.
4. Odpadní plyn z procesu balení:
Ve srovnání s procesem výroby polovodičů je odpadní plyn generovaný procesem balení polovodičů relativně jednoduchý, hlavně kyselý plyn, epoxidová pryskyřice a prach.
Kyselý odpadní plyn vzniká hlavně při procesech, jako je galvanické pokovování;
Odpadní plyn z pečení vzniká v procesu pečení po nalepení a utěsnění výrobku;
Kostkovací stroj vytváří odpadní plyn obsahující stopy křemíkového prachu během procesu řezání plátků.
Problémy znečištění životního prostředí
Pokud jde o problémy se znečištěním životního prostředí v polovodičovém průmyslu, hlavní problémy, které je třeba vyřešit, jsou:
· Rozsáhlé emise látek znečišťujících ovzduší a těkavých organických sloučenin (VOC) v procesu fotolitografie;
· Emise perfluorovaných sloučenin (PFCS) v procesech plazmového leptání a chemické depozice z plynné fáze;
· Velká spotřeba energie a vody ve výrobě a bezpečnost pracovníků;
· Recyklace a monitorování znečištění vedlejších produktů;
· Problémy používání nebezpečných chemikálií v balicích procesech.
Čistá výroba
Technologie čisté výroby polovodičových zařízení může být zlepšena z hlediska surovin, procesů a řízení procesů.
Zlepšení surovin a energie
Za prvé, čistota materiálů by měla být přísně kontrolována, aby se snížilo vnášení nečistot a částic.
Za druhé, na vstupních součástech nebo polotovarech by měly být před uvedením do výroby provedeny různé testy teploty, detekce netěsností, vibrací, vysokonapěťového elektrického šoku a další testy.
Kromě toho by měla být přísně kontrolována čistota pomocných materiálů. Technologií využitelných pro čistou výrobu energie je poměrně mnoho.
Optimalizujte výrobní proces
Samotný polovodičový průmysl se snaží snížit svůj dopad na životní prostředí prostřednictvím zlepšování procesních technologií.
Například v 70. letech 20. století se organická rozpouštědla používala hlavně k čištění waferů v technologii čištění integrovaných obvodů. V 80. letech 20. století se k čištění waferů používaly roztoky kyselin a zásad, jako je kyselina sírová. Až do 90. let se vyvíjela technologie čištění plazmovým kyslíkem.
Pokud jde o obaly, většina společností v současné době používá technologii galvanického pokovování, která způsobí znečištění životního prostředí těžkými kovy.
Obalovny v Šanghaji však již nepoužívají technologii galvanického pokovování, takže nedochází k žádnému dopadu těžkých kovů na životní prostředí. Lze konstatovat, že polovodičový průmysl postupně snižuje svůj dopad na životní prostředí zdokonalováním procesů a chemickými substitucemi ve vlastním vývojovém procesu, který rovněž sleduje současný celosvětový vývojový trend prosazování procesního a produktového designu založeného na životním prostředí.
V současné době se provádí více místních vylepšení procesů, včetně:
·Náhrada a redukce čistě amonného plynu PFCS, jako je použití plynu PFC s nízkým skleníkovým efektem k nahrazení plynu s vysokým skleníkovým efektem, jako je zlepšení toku procesu a snížení množství plynu PFCS použitého v procesu;
·Zlepšení čištění více destiček na čištění jedné destičky, aby se snížilo množství chemických čisticích prostředků používaných v procesu čištění.
· Přísná kontrola procesu:
A. Realizovat automatizaci výrobního procesu, která může realizovat přesné zpracování a dávkovou výrobu a snížit vysokou chybovost ručního provozu;
b. Faktory prostředí ultračistého procesu, přibližně 5 % nebo méně ztráty výnosu je způsobeno lidmi a životním prostředím. Mezi faktory prostředí ultračistého procesu patří především čistota vzduchu, vysoce čistá voda, stlačený vzduch, CO2, N2, teplota, vlhkost atd. Úroveň čistoty čisté dílny se často měří maximálním počtem částic povoleným na jednotku objemu vzduch, tj. koncentrace počtu částic;
C. Posílit detekci a vybrat vhodné klíčové body pro detekci na pracovních stanicích s velkým množstvím odpadu během výrobního procesu.
Vítáme všechny zákazníky z celého světa, aby nás navštívili pro další diskusi!
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
Čas odeslání: 13. srpna 2024