Puolijohdelaitteiden tuotanto sisältää pääasiassa erillislaitteita, integroituja piirejä ja niiden pakkausprosesseja.
Puolijohteiden valmistus voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: tuotteen runkomateriaalin valmistus, tuotevohvelivalmistus ja laitteiden kokoonpano. Niistä vakavin saastuminen on tuotteen kiekkojen valmistusvaihe.
Epäpuhtaudet jaetaan pääasiassa jäteveteen, jätekaasuun ja kiinteään jätteeseen.
Sirun valmistusprosessi:
Piikiekkoulkoisen hionnan jälkeen - puhdistus - hapetus - tasainen esto - fotolitografia - kehitys - syövytys - diffuusio, ioni-istutus - kemiallinen höyrypinnoitus - kemiallinen mekaaninen kiillotus - metallointi jne.
Jätevesi
Puolijohteiden valmistuksen ja pakkaustestauksen jokaisessa prosessivaiheessa syntyy suuri määrä jätevettä, pääasiassa happoemäksistä jätevettä, ammoniakkipitoista jätevettä ja orgaanista jätevettä.
1. Fluoripitoinen jätevesi:
Fluorivetyhaposta tulee pääasiallinen liuotin, jota käytetään hapetus- ja syövytysprosesseissa hapettavien ja syövyttävien ominaisuuksiensa vuoksi. Prosessin fluoripitoinen jätevesi tulee pääasiassa diffuusioprosessista ja kemiallisesta mekaanisesta kiillotusprosessista lastunvalmistusprosessissa. Piikiekkojen ja niihin liittyvien ruokailuvälineiden puhdistusprosessissa käytetään usein myös suolahappoa. Kaikki nämä prosessit suoritetaan etsaussäiliöissä tai puhdistuslaitteissa, joten fluoripitoinen jätevesi voidaan tyhjentää itsenäisesti. Pitoisuuden mukaan se voidaan jakaa korkeapitoisuuksiin fluoripitoiseen jäteveteen ja matalapitoisuuteen ammoniakkipitoiseen jäteveteen. Yleensä korkeapitoisuuden ammoniakkia sisältävän jäteveden pitoisuus voi olla 100-1200 mg/l. Useimmat yritykset kierrättävät tämän osan jätevedestä prosesseihin, jotka eivät vaadi korkeaa veden laatua.
2. Happopohjainen jätevesi:
Lähes jokainen prosessi integroidun piirin valmistusprosessissa vaatii sirun puhdistamisen. Tällä hetkellä rikkihappo ja vetyperoksidi ovat yleisimmin käytettyjä puhdistusnesteitä integroidun piirin valmistusprosessissa. Samaan aikaan käytetään myös happo-emäsreagensseja, kuten typpihappoa, suolahappoa ja ammoniakkivettä.
Valmistusprosessin happo-emäksinen jätevesi tulee pääasiassa hakkeen valmistusprosessin puhdistusprosessista. Pakkausprosessissa siru käsitellään happo-emäsliuoksella galvanoinnin ja kemiallisen analyysin aikana. Käsittelyn jälkeen se on pestävä puhtaalla vedellä happoemäksisen pesuveden syntymiseksi. Lisäksi happo-emäsreagensseja, kuten natriumhydroksidia ja kloorivetyhappoa, käytetään myös puhdasvesiasemalla anioni- ja kationihartsien regeneroimiseksi happo-emäksen regenerointijäteveden tuottamiseksi. Pesujätevettä syntyy myös happo-emäksisen jätekaasun pesuprosessin aikana. Integroituja piirejä valmistavissa yrityksissä happo-emäksisen jäteveden määrä on erityisen suuri.
3. Orgaaninen jätevesi:
Erilaisista tuotantoprosesseista johtuen puolijohdeteollisuudessa käytettyjen orgaanisten liuottimien määrä vaihtelee suuresti. Puhdistusaineina orgaanisia liuottimia käytetään kuitenkin edelleen laajalti erilaisissa pakkausten valmistuslinkkeissä. Jotkut liuottimet tulevat orgaanisiksi jätevesipäästöiksi.
4. Muut jätevedet:
Puolijohteiden valmistusprosessin etsausprosessissa käytetään dekontaminaatioon suuria määriä ammoniakkia, fluoria ja erittäin puhdasta vettä, jolloin syntyy suuripitoisuuksia ammoniakkia sisältävää jätevettä.
Puolijohteiden pakkausprosessissa tarvitaan galvanointiprosessi. Siru on puhdistettava galvanoinnin jälkeen, ja tässä prosessissa syntyy galvanoinnin puhdistusjätevettä. Koska galvanoinnissa käytetään joitain metalleja, galvanoinnin puhdistusjätevedessä on metalli-ionipäästöjä, kuten lyijyä, tinaa, kiekkoa, sinkkiä, alumiinia jne.
Jätekaasu
Koska puolijohdeprosessilla on erittäin korkeat vaatimukset leikkaussalin puhtaudelle, puhaltimia käytetään yleensä erilaisten prosessin aikana haihtuvien savukaasujen poistamiseen. Tästä syystä puolijohdeteollisuuden jätekaasupäästöille on ominaista suuri pakokaasumäärä ja alhainen päästöpitoisuus. Myös jätekaasupäästöt ovat pääosin haihtuvia.
Nämä jätekaasupäästöt voidaan jakaa pääasiassa neljään luokkaan: hapan kaasu, emäksinen kaasu, orgaaninen jätekaasu ja myrkyllinen kaasu.
1. Happopohjainen jätekaasu:
Happopohjainen jätekaasu tulee pääasiassa diffuusiosta,CVD, CMP- ja etsausprosesseja, joissa kiekon puhdistamiseen käytetään happo-emäspuhdistusliuosta.
Tällä hetkellä puolijohteiden valmistusprosessissa yleisimmin käytetty puhdistusliuotin on vetyperoksidin ja rikkihapon seos.
Näissä prosesseissa syntyvä jätekaasu sisältää happamia kaasuja, kuten rikkihappoa, fluorivetyhappoa, kloorivetyhappoa, typpihappoa ja fosforihappoa, ja emäksinen kaasu on pääosin ammoniakkia.
2. Orgaaninen jätekaasu:
Orgaaninen jätekaasu tulee pääasiassa prosesseista, kuten fotolitografia, kehitys, syövytys ja diffuusio. Näissä prosesseissa orgaanista liuosta (kuten isopropyylialkoholia) käytetään kiekon pinnan puhdistamiseen, ja haihtumisesta syntyvä jätekaasu on yksi orgaanisen jätekaasun lähteistä;
Samaan aikaan fotolitografiassa ja etsauksessa käytettävä fotoresisti (fotoresisti) sisältää haihtuvia orgaanisia liuottimia, kuten butyyliasetaattia, joka haihtuu ilmakehään kiekkojen käsittelyprosessin aikana, joka on toinen orgaanisen jätekaasun lähde.
3. Myrkyllinen jätekaasu:
Myrkyllinen jätekaasu tulee pääasiassa prosesseista, kuten kideepitaksia, kuivaetsaus ja CVD. Näissä prosesseissa kiekon käsittelyyn käytetään erilaisia erittäin puhtaita erikoiskaasuja, kuten piitä (SiHj), fosforia (PH3), hiilitetrakloridia (CFJ), boraania, booritrioksidia jne. Jotkut erikoiskaasut ovat myrkyllisiä, tukehduttava ja syövyttävä.
Samanaikaisesti puolijohteiden valmistuksessa kemiallisen höyrypinnoituksen jälkeisessä kuivaetsaus- ja puhdistusprosessissa tarvitaan suuri määrä täysoksidikaasua (PFCS), kuten NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 jne. Nämä perfluoratut yhdisteet on voimakas absorptio infrapunavalon alueella ja pysyy ilmakehässä pitkään. Niitä pidetään yleisesti maailmanlaajuisen kasvihuoneilmiön tärkeimpänä lähteenä.
4. Pakkausprosessin jätekaasu:
Puolijohteiden valmistusprosessiin verrattuna puolijohteiden pakkausprosessissa syntyvä jätekaasu on suhteellisen yksinkertaista, pääasiassa hapanta kaasua, epoksihartsia ja pölyä.
Hapanta jätekaasua syntyy pääasiassa prosesseissa, kuten galvanoinnissa;
Leivontajätekaasua syntyy paistoprosessissa tuotteen liimauksen ja sulkemisen jälkeen;
Viipalointikoneessa syntyy piipölyä sisältävää jätekaasua kiekkojen leikkausprosessin aikana.
Ympäristön saastumisongelmat
Puolijohdeteollisuuden ympäristön saastumisongelmien kannalta tärkeimmät ongelmat, jotka on ratkaistava, ovat:
· Laajamittainen ilmansaasteiden ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) päästöt fotolitografiaprosessissa;
· Perfluorattujen yhdisteiden (PFCS) päästöt plasmaetsaus- ja kemiallisissa höyrypinnoitusprosesseissa;
· Laajamittainen energian ja veden kulutus tuotannossa ja työntekijöiden turvallisuuden suojelussa;
· Sivutuotteiden kierrätys ja saastumisen seuranta;
· Ongelmat vaarallisten kemikaalien käytössä pakkausprosesseissa.
Puhdas tuotanto
Puolijohdelaitteiden puhdasta tuotantotekniikkaa voidaan parantaa raaka-aineiden, prosessien ja prosessin ohjauksen näkökulmasta.
Raaka-aineiden ja energian parantaminen
Ensinnäkin materiaalien puhtautta tulisi valvoa tiukasti epäpuhtauksien ja hiukkasten pääsyn vähentämiseksi.
Toiseksi saapuville komponenteille tai puolivalmiille tuotteille on suoritettava erilaisia lämpötila-, vuodonilmaisu-, tärinä-, suurjännitteisiä sähköiskuja ja muita testejä ennen niiden käyttöönottoa.
Lisäksi apuaineiden puhtautta tulee valvoa tiukasti. Puhtaan energian tuotantoon soveltuvia teknologioita on suhteellisen paljon.
Optimoi tuotantoprosessi
Puolijohdeteollisuus itse pyrkii vähentämään ympäristövaikutuksiaan prosessiteknologian parannuksilla.
Esimerkiksi 1970-luvulla orgaanisia liuottimia käytettiin pääasiassa kiekkojen puhdistamiseen integroidun piirin puhdistustekniikassa. 1980-luvulla kiekkojen puhdistukseen käytettiin happo- ja alkaliliuoksia, kuten rikkihappoa. Plasmahappipuhdistustekniikkaa kehitettiin 1990-luvulle saakka.
Pakkauksissa useimmat yritykset käyttävät tällä hetkellä galvanointitekniikkaa, joka aiheuttaa raskasmetallien saastumista ympäristöön.
Shanghain pakkaustehtaat eivät kuitenkaan enää käytä galvanointitekniikkaa, joten raskasmetallit eivät vaikuta ympäristöön. On havaittavissa, että puolijohdeteollisuus vähentää vähitellen ympäristövaikutuksiaan prosessiparannuksilla ja kemiallisilla korvauksilla omassa kehitysprosessissaan, mikä myös seuraa nykyistä globaalia kehitystrendiä ympäristöön perustuvan prosessi- ja tuotesuunnittelun puolesta.
Tällä hetkellä tehdään lisää paikallisia prosessiparannuksia, mukaan lukien:
· Täysammoniumpitoisen PFCS-kaasun korvaaminen ja vähentäminen, esimerkiksi käyttämällä vähäisen kasvihuoneilmiön omaavaa PFC-kaasua korvaamaan kaasun, jolla on korkea kasvihuoneilmiö, kuten prosessin virtauksen parantaminen ja prosessissa käytetyn PFCS-kaasun määrän vähentäminen;
·Monikiekkojen puhdistuksen parantaminen yhden kiekon puhdistukseksi puhdistusprosessissa käytettävien kemiallisten puhdistusaineiden määrän vähentämiseksi.
· Tiukka prosessinhallinta:
a. Toteuttaa valmistusprosessin automatisointi, joka voi toteuttaa tarkan käsittelyn ja erätuotannon ja vähentää manuaalisen käytön suurta virhetasoa;
b. Erittäin puhtaat prosessin ympäristötekijät, noin 5 % tai vähemmän tuottohäviöstä aiheutuu ihmisistä ja ympäristöstä. Ultrapuhtaan prosessin ympäristötekijöitä ovat pääasiassa ilman puhtaus, erittäin puhdas vesi, paineilma, CO2, N2, lämpötila, kosteus jne. Puhtaan työpajan puhtaustasoa mitataan usein suurimmalla sallitulla hiukkasmäärällä tilavuusyksikköä kohti. ilma, eli hiukkasmäärän pitoisuus;
c. Vahvista havaitsemista ja valitse sopivat avainkohdat havaitsemiseen työasemilla, joissa tuotantoprosessin aikana syntyy suuria määriä jätettä.
Tervetuloa kaikki asiakkaat ympäri maailmaa käymään lisää keskustelua varten!
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
Postitusaika: 13.8.2024