Pooljuhtseadmete tootmine hõlmab peamiselt diskreetseadmeid, integraallülitusi ja nende pakkimisprotsesse.
Pooljuhtide tootmise võib jagada kolme etappi: toote korpuse materjali tootmine, toodevahveltootmine ja seadmete kokkupanek. Nende hulgas on kõige tõsisem reostus toote vahvli valmistamise etapp.
Saasteained jagunevad peamiselt reoveeks, heitgaasideks ja tahketeks jäätmeteks.
Kiibi valmistamise protsess:
Räni vahvelpeale välist lihvimist - puhastamist - oksüdeerimist - ühtlast resisteerimist - fotolitograafiat - arendust - söövitamist - difusiooni, ioonide siirdamist - keemilist aurustamine-sadestus - keemilist mehhaanilist poleerimist - metalliseerimist jne.
Reovesi
Pooljuhtide valmistamise ja pakendamise katsetamise igas protsessietapis tekib suur hulk reovett, peamiselt happe-aluseline reovesi, ammoniaaki sisaldav reovesi ja orgaaniline reovesi.
1. Fluori sisaldav reovesi:
Vesinikfluoriidhape muutub oma oksüdeerivate ja söövitavate omaduste tõttu peamiseks oksüdatsiooni- ja söövitusprotsessides kasutatavaks lahustiks. Protsessi fluori sisaldav reovesi pärineb peamiselt difusiooniprotsessist ja keemilisest mehaanilisest poleerimisprotsessist kiibi tootmisprotsessis. Ränivahvlite ja nendega seotud riistade puhastusprotsessis kasutatakse korduvalt ka vesinikkloriidhapet. Kõik need protsessid viiakse lõpule spetsiaalsetes söövitusmahutites või puhastusseadmetes, nii et fluori sisaldavat reovett saab iseseisvalt ära juhtida. Kontsentratsiooni järgi võib selle jagada kõrge kontsentratsiooniga fluori sisaldavaks reoveeks ja madala kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldavaks reoveeks. Üldiselt võib kõrge kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldava reovee kontsentratsioon ulatuda 100-1200 mg/L. Enamik ettevõtteid taaskasutab selle osa reoveest protsesside jaoks, mis ei nõua kõrget veekvaliteeti.
2. Happeline reovesi:
Peaaegu iga integraallülituse tootmisprotsessi protsess nõuab kiibi puhastamist. Praegu on integraallülituse tootmisprotsessis kõige sagedamini kasutatavad puhastusvedelikud väävelhape ja vesinikperoksiid. Samal ajal kasutatakse ka happe-aluselisi reaktiive nagu lämmastikhape, vesinikkloriidhape ja ammoniaagivesi.
Tootmisprotsessi happe-aluseline reovesi pärineb peamiselt laastu valmistamise protsessi puhastusprotsessist. Pakkimisprotsessis töödeldakse kiipi galvaniseerimise ja keemilise analüüsi käigus happe-aluse lahusega. Pärast töötlemist tuleb seda puhta veega pesta, et tekiks happe-aluseline pesureovesi. Lisaks kasutatakse puhta vee jaamas ka happe-aluselisi reaktiive, nagu naatriumhüdroksiid ja vesinikkloriidhape, anioon- ja katioonvaikude regenereerimiseks happe-aluse regenereerimise reovee tootmiseks. Happe-aluse heitgaaside pesuprotsessi käigus tekib ka pesusabavett. Integraallülitust tootvates ettevõtetes on happe-aluse reovee hulk eriti suur.
3. Orgaaniline reovesi:
Erinevate tootmisprotsesside tõttu on pooljuhtide tööstuses kasutatavate orgaaniliste lahustite hulk väga erinev. Kuid puhastusainetena kasutatakse orgaanilisi lahusteid endiselt laialdaselt pakendite valmistamise erinevates lülides. Mõned lahustid muutuvad orgaaniliseks reoveeks.
4. Muu reovesi:
Pooljuhtide tootmisprotsessi söövitusprotsess kasutab saastest puhastamiseks suures koguses ammoniaaki, fluori ja kõrge puhtusastmega vett, tekitades seeläbi kõrge kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldava reovee.
Pooljuhtide pakendamise protsessis on vaja galvaniseerimist. Kiip tuleb pärast galvaniseerimist puhastada ja selle käigus tekib galvaniseerimise puhastusreovesi. Kuna galvaniseerimisel kasutatakse mõningaid metalle, tekivad galvaniseerimise puhastusreovees metalliioonide emissioonid, nagu plii, tina, ketas, tsink, alumiinium jne.
Heitgaas
Kuna pooljuhtprotsessil on ülikõrged nõuded operatsioonisaali puhtusele, kasutatakse protsessi käigus lenduvate eri tüüpi heitgaaside eemaldamiseks tavaliselt ventilaatoreid. Seetõttu iseloomustab pooljuhtide tööstuse heitgaaside heitkoguseid suur heitgaaside maht ja madal heitkoguste kontsentratsioon. Ka heitgaaside heitkogused on peamiselt lenduvad.
Need heitgaasid võib jagada peamiselt nelja kategooriasse: happeline gaas, aluseline gaas, orgaaniline heitgaas ja mürgine gaas.
1. Happe-aluseline heitgaas:
Happe-aluseline heitgaas pärineb peamiselt difusioonist,CVD, CMP ja söövitusprotsessid, mis kasutavad vahvli puhastamiseks happe-aluse puhastuslahust.
Praegu on pooljuhtide tootmisprotsessis kõige sagedamini kasutatav puhastuslahusti vesinikperoksiidi ja väävelhappe segu.
Nendes protsessides tekkiv heitgaas sisaldab happelisi gaase nagu väävelhape, vesinikfluoriidhape, vesinikkloriidhape, lämmastikhape ja fosforhape ning leeliseliseks gaasiks on peamiselt ammoniaak.
2. Orgaanilised heitgaasid:
Orgaanilised heitgaasid pärinevad peamiselt sellistest protsessidest nagu fotolitograafia, arendus, söövitamine ja difusioon. Nendes protsessides kasutatakse vahvli pinna puhastamiseks orgaanilist lahust (näiteks isopropüülalkoholi) ning lendumisel tekkiv heitgaas on üheks orgaanilise heitgaasi allikaks;
Samas sisaldab fotolitograafia ja söövitamise protsessis kasutatav fotoresist (fotoresist) lenduvaid orgaanilisi lahusteid, näiteks butüülatsetaati, mis lendub vahvlitöötlemisprotsessi käigus atmosfääri, mis on teine orgaanilise heitgaasi allikas.
3. Mürgised heitgaasid:
Mürgised heitgaasid pärinevad peamiselt sellistest protsessidest nagu kristallide epitaksimine, kuivsöövitamine ja CVD. Nendes protsessides kasutatakse vahvli töötlemiseks mitmesuguseid kõrge puhtusastmega erigaase, nagu räni (SiHj), fosfor (PH3), süsiniktetrakloriid (CFJ), boraan, boortrioksiid jne. Mõned erigaasid on mürgised, lämmatav ja söövitav.
Samal ajal kuivsöövitus- ja puhastusprotsessis pärast keemilist aurustamist pooljuhtide valmistamisel on vaja suures koguses täisoksiidi (PFCS) gaasi, nagu NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 jne. Need perfluoritud ühendid neil on infrapunavalguse piirkonnas tugev neeldumine ja nad püsivad atmosfääris pikka aega. Neid peetakse üldiselt ülemaailmse kasvuhooneefekti peamiseks allikaks.
4. Pakkimisprotsessi heitgaas:
Võrreldes pooljuhtide tootmisprotsessiga on pooljuhtide pakkimisprotsessis tekkiv heitgaas suhteliselt lihtne, peamiselt happeline gaas, epoksüvaik ja tolm.
Happeline heitgaas tekib peamiselt sellistes protsessides nagu galvaniseerimine;
Küpsetusgaas tekib küpsetamise käigus pärast toote kleepimist ja sulgemist;
Kuubikuteks lõikamise masin tekitab vahvlilõikamise käigus ränijääkide tolmu sisaldavat heitgaasi.
Keskkonnareostuse probleemid
Pooljuhtide tööstuse keskkonnasaasteprobleemide puhul on peamised lahendamist vajavad probleemid:
· Õhusaasteainete ja lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) ulatuslik emissioon fotolitograafia protsessis;
· Perfluoritud ühendite (PFCS) emissioon plasmasöövitamise ja keemilise aurustamise-sadestamise protsessides;
· Energia ja vee laiaulatuslik tarbimine tootmises ning töötajate ohutuskaitse;
· Kõrvalsaaduste ringlussevõtt ja reostuse seire;
· Probleemid ohtlike kemikaalide kasutamisel pakendamisprotsessides.
Puhas tootmine
Pooljuhtseadmete puhta tootmise tehnoloogiat saab täiustada nii tooraine, protsesside kui ka protsessi juhtimise aspektist.
Tooraine ja energia täiustamine
Esiteks tuleks materjalide puhtust rangelt kontrollida, et vähendada lisandite ja osakeste sisseviimist.
Teiseks tuleks sissetulevatele komponentidele või pooltoodetele enne tootmisse laskmist läbi viia erinevad temperatuuri-, lekketuvastuse, vibratsiooni, kõrgepinge elektrilöögi ja muud katsed.
Lisaks tuleks rangelt kontrollida abimaterjalide puhtust. Puhta energia tootmiseks kasutatavaid tehnoloogiaid on suhteliselt palju.
Tootmisprotsessi optimeerimine
Pooljuhtide tööstus ise püüab protsessitehnoloogia täiustamise kaudu oma mõju keskkonnale vähendada.
Näiteks 1970. aastatel kasutati integraallülituse puhastustehnoloogias vahvlite puhastamiseks peamiselt orgaanilisi lahusteid. 1980. aastatel kasutati vahvlite puhastamiseks happe- ja leeliselahuseid, näiteks väävelhapet. Kuni 1990. aastateni töötati välja plasma hapnikupuhastustehnoloogia.
Pakendamise osas kasutab enamik ettevõtteid praegu galvaniseerimise tehnoloogiat, mis põhjustab keskkonda raskmetallide reostust.
Shanghai pakendamistehased ei kasuta aga enam galvaniseerimise tehnoloogiat, mistõttu raskmetallid ei mõjuta keskkonda. Võib täheldada, et pooljuhtide tööstus vähendab järk-järgult oma mõju keskkonnale protsesside täiustamise ja keemiliste asendamiste kaudu oma arendusprotsessis, mis järgib ka praegust globaalset arengutrendi propageerida keskkonnal põhinevat protsessi ja toote disaini.
Praegu tehakse rohkem kohalikke protsesse, sealhulgas:
·Täisammooniumiga PFCS-gaasi asendamine ja vähendamine, näiteks madala kasvuhooneefektiga PFC-gaasi kasutamine kõrge kasvuhooneefektiga gaasi asendamiseks, näiteks protsessi voolu parandamine ja protsessis kasutatava PFCS-gaasi koguse vähendamine;
· Mitme vahvli puhastamise täiustamine ühe vahvliga puhastamiseks, et vähendada puhastusprotsessis kasutatavate keemiliste puhastusvahendite hulka.
· Range protsessi kontroll:
a. Realiseerida tootmisprotsessi automatiseerimine, mis võimaldab teostada täpset töötlemist ja partii tootmist ning vähendada käsitsi töötamise kõrget veamäära;
b. Ülipuhtad protsessi keskkonnategurid, umbes 5% või vähem saagikadu põhjustavad inimesed ja keskkond. Ülipuhta protsessi keskkonnategurid hõlmavad peamiselt õhu puhtust, kõrge puhtusastmega vett, suruõhku, CO2, N2, temperatuuri, niiskust jne. Puhta töökoja puhtuse taset mõõdetakse sageli maksimaalse lubatud osakeste arvuga ruumalaühiku kohta. õhk, see tähendab osakeste arvu kontsentratsioon;
c. Tugevdage tuvastamist ja valige tuvastamiseks sobivad võtmepunktid tööjaamades, kus tootmisprotsessi ajal tekib palju jäätmeid.
Tere tulemast kõik kliendid üle kogu maailma külastama meid edasiseks aruteluks!
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
Postitusaeg: 13. august 2024