Produktion af halvlederenheder omfatter hovedsageligt diskrete enheder, integrerede kredsløb og deres emballeringsprocesser.
Halvlederproduktion kan opdeles i tre faser: produktkropmaterialeproduktion, produktoblatfremstilling og enhedsmontering. Blandt dem er den mest alvorlige forurening produktionsstadiet for produktwafer.
Forurenende stoffer opdeles hovedsageligt i spildevand, spildgas og fast affald.
Chip fremstillingsproces:
Silicium waferefter ekstern slibning - rensning - oxidation - ensartet resist - fotolitografi - fremkaldelse - ætsning - diffusion, ionimplantation - kemisk dampaflejring - kemisk mekanisk polering - metallisering mv.
Spildevand
En stor mængde spildevand genereres i hvert procestrin af halvlederfremstilling og emballagetestning, hovedsageligt syrebaseret spildevand, ammoniakholdigt spildevand og organisk spildevand.
1. Fluorholdigt spildevand:
Flussyre bliver det vigtigste opløsningsmiddel, der bruges i oxidations- og ætsningsprocesser på grund af dets oxiderende og ætsende egenskaber. Fluorholdigt spildevand i processen kommer hovedsageligt fra diffusionsprocessen og kemisk mekanisk polering i spånfremstillingsprocessen. I rensningsprocessen af siliciumwafers og relaterede redskaber bruges saltsyre også mange gange. Alle disse processer gennemføres i dedikerede ætsetanke eller renseudstyr, så fluorholdigt spildevand kan udledes uafhængigt. Det kan efter koncentrationen opdeles i højkoncentreret fluorholdigt spildevand og lavkoncentreret ammoniakholdigt spildevand. Generelt kan koncentrationen af højkoncentreret ammoniakholdigt spildevand nå op på 100-1200 mg/L. De fleste virksomheder genbruger denne del af spildevandet til processer, der ikke kræver høj vandkvalitet.
2. Syrebaseret spildevand:
Næsten hver proces i fremstillingsprocessen for integrerede kredsløb kræver, at chippen renses. På nuværende tidspunkt er svovlsyre og brintoverilte de mest almindeligt anvendte rensevæsker i den integrerede kredsløbsfremstillingsproces. Samtidig anvendes også syre-basereagenser som salpetersyre, saltsyre og ammoniakvand.
Det syrebaserede spildevand fra fremstillingsprocessen kommer hovedsageligt fra rensningsprocessen i spånfremstillingsprocessen. I emballeringsprocessen behandles chippen med syre-base opløsning under galvanisering og kemisk analyse. Efter behandling skal det vaskes med rent vand for at producere syrebaseret vaskespildevand. Derudover bruges syre-basereagenser såsom natriumhydroxid og saltsyre også i rentvandsstationen til at regenerere anion- og kationharpikser til fremstilling af syrebaseret regenereringsspildevand. Der produceres også vaskehalevand under den syrebaserede spildgasvaskeproces. I integrerede kredsløbsfremstillingsvirksomheder er mængden af syrebaseret spildevand særlig stor.
3. Organisk spildevand:
På grund af forskellige produktionsprocesser er mængden af organiske opløsningsmidler, der anvendes i halvlederindustrien, meget forskellig. Men som rengøringsmidler er organiske opløsningsmidler stadig meget udbredt i forskellige led i fremstilling af emballage. Nogle opløsningsmidler bliver til organisk spildevandsudledning.
4. Andet spildevand:
Ætsningsprocessen i halvlederproduktionsprocessen vil bruge en stor mængde ammoniak, fluor og højrent vand til dekontaminering, hvorved der genereres højkoncentreret ammoniakholdigt spildevandsudledning.
Elektropletteringsprocessen er påkrævet i halvlederpakningsprocessen. Chippen skal renses efter galvanisering, og galvaniseringsrensningsspildevand vil blive genereret i denne proces. Da nogle metaller bruges til galvanisering, vil der være metalionemissioner i galvaniseringsrensningsspildevandet, såsom bly, tin, skive, zink, aluminium mv.
Spildgas
Da halvlederprocessen har ekstremt høje krav til renligheden af operationsstuen, bruges blæsere normalt til at udvinde forskellige typer af affaldsgasser, der fordampes under processen. Derfor er affaldsgasemissionerne i halvlederindustrien karakteriseret ved stor udstødningsvolumen og lav emissionskoncentration. Affaldsgasemissioner er også hovedsageligt fordampet.
Disse røggasemissioner kan hovedsageligt opdeles i fire kategorier: sur gas, alkalisk gas, organisk affaldsgas og giftig gas.
1. Syrebaseret affaldsgas:
Syrebaseret affaldsgas kommer hovedsageligt fra diffusion,CVD, CMP og ætsningsprocesser, som bruger syrebaseret renseopløsning til at rense waferen.
På nuværende tidspunkt er det mest almindeligt anvendte rengøringsopløsningsmiddel i halvlederfremstillingsprocessen en blanding af hydrogenperoxid og svovlsyre.
Affaldsgassen, der genereres i disse processer, omfatter sure gasser såsom svovlsyre, flussyre, saltsyre, salpetersyre og fosforsyre, og den alkaliske gas er hovedsageligt ammoniak.
2. Organisk affaldsgas:
Organisk affaldsgas kommer hovedsageligt fra processer som fotolitografi, udvikling, ætsning og diffusion. I disse processer bruges organisk opløsning (såsom isopropylalkohol) til at rense overfladen af waferen, og affaldsgassen, der genereres ved fordampning, er en af kilderne til organisk affaldsgas;
Samtidig indeholder fotoresisten (fotoresisten), der anvendes i processen med fotolitografi og ætsning, flygtige organiske opløsningsmidler, såsom butylacetat, som fordamper til atmosfæren under waferbehandlingsprocessen, som er en anden kilde til organisk affaldsgas.
3. Giftig affaldsgas:
Giftig affaldsgas kommer hovedsageligt fra processer som krystalepitaxi, tørætsning og CVD. I disse processer bruges en række forskellige højrente specialgasser til at behandle waferen, såsom silicium (SiHj), fosfor (PH3), carbontetrachlorid (CFJ), boran, bortrioxid osv. Nogle specielle gasser er giftige, kvælende og ætsende.
Samtidig kræves der i tørætsningen og rengøringsprocessen efter kemisk dampaflejring i halvlederfremstilling en stor mængde fuldoxidgas (PFCS), såsom NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 osv. Disse perfluorerede forbindelser har stærk absorption i det infrarøde lysområde og opholder sig i atmosfæren i lang tid. De anses generelt for at være hovedkilden til den globale drivhuseffekt.
4. Affaldsgas fra emballeringsprocessen:
Sammenlignet med halvlederfremstillingsprocessen er affaldsgassen, der genereres af halvlederemballageprocessen, relativt enkel, hovedsagelig sur gas, epoxyharpiks og støv.
Sur affaldsgas genereres hovedsageligt i processer såsom galvanisering;
Bageaffaldsgas genereres i bagningsprocessen efter produktpåsætning og forsegling;
Terningemaskinen genererer spildgas indeholdende sporsiliciumstøv under skiveskæringsprocessen.
Miljøforureningsproblemer
For miljøforureningsproblemerne i halvlederindustrien er de vigtigste problemer, der skal løses:
· Storskala emission af luftforurenende stoffer og flygtige organiske forbindelser (VOC'er) i fotolitografiprocessen;
· Emission af perfluorerede forbindelser (PFCS) i plasmaætsnings- og kemiske dampaflejringsprocesser;
· Stort forbrug af energi og vand i produktionen og sikkerhedsbeskyttelse af arbejdere;
· Genbrug og forureningsovervågning af biprodukter;
· Problemer med at bruge farlige kemikalier i emballageprocesser.
Ren produktion
Halvlederenhed ren produktionsteknologi kan forbedres fra aspekter af råmaterialer, processer og proceskontrol.
Forbedring af råvarer og energi
For det første bør materialernes renhed kontrolleres strengt for at reducere tilførslen af urenheder og partikler.
For det andet bør der udføres forskellige temperatur-, lækagedetektion, vibrationer, højspændingselektrisk stød og andre tests på de indgående komponenter eller halvfabrikata, før de sættes i produktion.
Derudover bør renheden af hjælpematerialer kontrolleres strengt. Der er relativt mange teknologier, der kan bruges til ren produktion af energi.
Optimere produktionsprocessen
Halvlederindustrien stræber selv efter at reducere sin påvirkning af miljøet gennem procesteknologiske forbedringer.
For eksempel blev organiske opløsningsmidler i 1970'erne hovedsageligt brugt til at rense wafers i den integrerede kredsløbsrensningsteknologi. I 1980'erne blev der brugt syre- og alkaliopløsninger som svovlsyre til at rense wafers. Indtil 1990'erne blev plasma-iltrensningsteknologi udviklet.
Med hensyn til emballage bruger de fleste virksomheder i øjeblikket galvaniseringsteknologi, som vil forårsage tungmetalforurening til miljøet.
Emballeringsfabrikker i Shanghai bruger dog ikke længere galvaniseringsteknologi, så der er ingen påvirkning af tungmetaller på miljøet. Det kan konstateres, at halvlederindustrien gradvist reducerer sin påvirkning af miljøet gennem procesforbedringer og kemisk substitution i sin egen udviklingsproces, som også følger den nuværende globale udviklingstrend med at gå ind for proces- og produktdesign baseret på miljøet.
På nuværende tidspunkt udføres flere lokale procesforbedringer, herunder:
· Udskiftning og reduktion af ammonium PFCS-gas, såsom at bruge PFC-gas med lav drivhuseffekt til at erstatte gas med høj drivhuseffekt, såsom at forbedre procesflowet og reducere mængden af PFCS-gas, der bruges i processen;
·Forbedring af multi-wafer rengøring til single-wafer rengøring for at reducere mængden af kemiske rengøringsmidler, der bruges i rengøringsprocessen.
· Streng proceskontrol:
en. Realiser automatisering af fremstillingsprocessen, som kan realisere præcis behandling og batchproduktion og reducere den høje fejlrate ved manuel drift;
b. Ultra-rene proces miljøfaktorer, omkring 5% eller mindre af udbyttetabet er forårsaget af mennesker og miljø. Ultraren proces miljøfaktorer omfatter hovedsageligt luftrenhed, højrent vand, trykluft, CO2, N2, temperatur, fugtighed osv. Renhedsniveauet i et rent værksted måles ofte ved det maksimale antal partikler, der er tilladt pr. luft, det vil sige koncentration af partikelantal;
c. Styrk detektion, og vælg passende nøglepunkter til detektering på arbejdsstationer med store mængder affald under produktionsprocessen.
Velkommen kunder fra hele verden til at besøge os for en yderligere diskussion!
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
Indlægstid: 13-aug-2024