La production de dispositifs semi-conducteurs comprend principalement des dispositifs discrets, des circuits intégrés et leurs processus de conditionnement.
La production de semi-conducteurs peut être divisée en trois étapes : production du matériau du corps du produit, production du produittranchefabrication et assemblage d’appareils. Parmi elles, la pollution la plus grave concerne l’étape de fabrication des plaquettes de produits.
Les polluants sont principalement divisés en eaux usées, gaz résiduaires et déchets solides.
Processus de fabrication des puces :
Plaquette de siliciumaprès meulage externe - nettoyage - oxydation - réserve uniforme - photolithographie - développement - gravure - diffusion, implantation ionique - dépôt chimique en phase vapeur - polissage chimico-mécanique - métallisation, etc.
Eaux usées
Une grande quantité d'eaux usées est générée à chaque étape du processus de fabrication et de test d'emballage des semi-conducteurs, principalement des eaux usées acido-basiques, des eaux usées contenant de l'ammoniac et des eaux usées organiques.
1. Eaux usées contenant du fluor :
L'acide fluorhydrique devient le principal solvant utilisé dans les processus d'oxydation et de gravure en raison de ses propriétés oxydantes et corrosives. Les eaux usées contenant du fluor dans le processus proviennent principalement du processus de diffusion et du processus de polissage chimico-mécanique dans le processus de fabrication des copeaux. Dans le processus de nettoyage des plaquettes de silicium et des ustensiles associés, l'acide chlorhydrique est également utilisé à plusieurs reprises. Tous ces processus sont réalisés dans des réservoirs de gravure ou des équipements de nettoyage dédiés, de sorte que les eaux usées contenant du fluor peuvent être évacuées de manière indépendante. Selon la concentration, elles peuvent être divisées en eaux usées contenant du fluor à haute concentration et en eaux usées contenant de l'ammoniac à faible concentration. Généralement, la concentration des eaux usées contenant de l’ammoniac à haute concentration peut atteindre 100 à 1 200 mg/L. La plupart des entreprises recyclent cette partie des eaux usées pour des processus qui ne nécessitent pas une eau de haute qualité.
2. Eaux usées acido-basiques :
Presque tous les processus de fabrication des circuits intégrés nécessitent le nettoyage de la puce. À l'heure actuelle, l'acide sulfurique et le peroxyde d'hydrogène sont les liquides de nettoyage les plus couramment utilisés dans le processus de fabrication des circuits intégrés. Dans le même temps, des réactifs acido-basiques tels que l'acide nitrique, l'acide chlorhydrique et l'eau ammoniaquée sont également utilisés.
Les eaux usées acido-basiques du processus de fabrication proviennent principalement du processus de nettoyage dans le processus de fabrication des copeaux. Dans le processus d'emballage, la puce est traitée avec une solution acido-basique lors de la galvanoplastie et de l'analyse chimique. Après traitement, il doit être lavé à l’eau pure pour produire des eaux usées de lavage acide-base. De plus, des réactifs acido-basiques tels que l'hydroxyde de sodium et l'acide chlorhydrique sont également utilisés dans la station d'eau pure pour régénérer les résines anioniques et cationiques afin de produire des eaux usées de régénération acido-basique. L’eau résiduaire de lavage est également produite au cours du processus de lavage acide-base des gaz résiduaires. Dans les entreprises de fabrication de circuits intégrés, la quantité d’eaux usées acido-basiques est particulièrement importante.
3. Eaux usées organiques :
En raison des différents processus de production, la quantité de solvants organiques utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs est très différente. Cependant, en tant qu’agents de nettoyage, les solvants organiques sont encore largement utilisés dans divers maillons de la fabrication des emballages. Certains solvants se transforment en rejets d’eaux usées organiques.
4. Autres eaux usées :
Le processus de gravure du processus de production de semi-conducteurs utilisera une grande quantité d'ammoniac, de fluor et d'eau de haute pureté pour la décontamination, générant ainsi des rejets d'eaux usées contenant de l'ammoniac à haute concentration.
Le processus de galvanoplastie est requis dans le processus d’emballage des semi-conducteurs. La puce doit être nettoyée après la galvanoplastie, et des eaux usées de nettoyage par galvanoplastie seront générées au cours de ce processus. Étant donné que certains métaux sont utilisés en galvanoplastie, il y aura des émissions d'ions métalliques dans les eaux usées de nettoyage par galvanoplastie, telles que le plomb, l'étain, le disque, le zinc, l'aluminium, etc.
Gaz résiduaires
Étant donné que le processus des semi-conducteurs impose des exigences extrêmement élevées en matière de propreté de la salle d'opération, des ventilateurs sont généralement utilisés pour extraire divers types de gaz résiduaires volatilisés au cours du processus. Par conséquent, les émissions de gaz résiduaires dans l’industrie des semi-conducteurs se caractérisent par un volume d’échappement important et une faible concentration d’émission. Les émissions de gaz résiduaires sont également principalement volatilisées.
Ces émissions de gaz résiduaires peuvent être principalement divisées en quatre catégories : les gaz acides, les gaz alcalins, les gaz résiduaires organiques et les gaz toxiques.
1. Gaz résiduaires acide-base :
Les gaz résiduaires acido-basiques proviennent principalement de la diffusion,MCV, CMP et procédés de gravure, qui utilisent une solution de nettoyage acide-base pour nettoyer la tranche.
À l’heure actuelle, le solvant de nettoyage le plus couramment utilisé dans le processus de fabrication des semi-conducteurs est un mélange de peroxyde d’hydrogène et d’acide sulfurique.
Les gaz résiduaires générés dans ces processus comprennent des gaz acides tels que l'acide sulfurique, l'acide fluorhydrique, l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique et l'acide phosphorique, et le gaz alcalin est principalement l'ammoniac.
2. Gaz résiduaires organiques :
Les gaz résiduaires organiques proviennent principalement de processus tels que la photolithographie, le développement, la gravure et la diffusion. Dans ces processus, une solution organique (telle que l'alcool isopropylique) est utilisée pour nettoyer la surface de la tranche, et les gaz résiduaires générés par volatilisation sont l'une des sources de gaz résiduaires organiques ;
Dans le même temps, la résine photosensible (photorésiste) utilisée dans le processus de photolithographie et de gravure contient des solvants organiques volatils, tels que l'acétate de butyle, qui se volatilise dans l'atmosphère pendant le processus de traitement des plaquettes, qui est une autre source de gaz résiduaires organiques.
3. Gaz résiduaires toxiques :
Les gaz résiduaires toxiques proviennent principalement de procédés tels que l’épitaxie des cristaux, la gravure sèche et le CVD. Dans ces processus, divers gaz spéciaux de haute pureté sont utilisés pour traiter la plaquette, tels que le silicium (SiHj), le phosphore (PH3), le tétrachlorure de carbone (CFJ), le borane, le trioxyde de bore, etc. Certains gaz spéciaux sont toxiques, asphyxiant et corrosif.
Dans le même temps, dans le processus de gravure à sec et de nettoyage après dépôt chimique en phase vapeur dans la fabrication de semi-conducteurs, une grande quantité de gaz d'oxyde complet (PFCS) est nécessaire, comme NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, etc. Ces composés perfluorés ont une forte absorption dans la région de la lumière infrarouge et restent longtemps dans l'atmosphère. Ils sont généralement considérés comme la principale source de l’effet de serre mondial.
4. Gaz résiduaires du processus d’emballage :
Par rapport au processus de fabrication des semi-conducteurs, les gaz résiduaires générés par le processus d'emballage des semi-conducteurs sont relativement simples, principalement des gaz acides, de la résine époxy et de la poussière.
Les gaz résiduaires acides sont principalement générés dans des processus tels que la galvanoplastie ;
Les gaz résiduaires de cuisson sont générés lors du processus de cuisson après le collage et le scellement du produit ;
La machine à découper génère des gaz résiduaires contenant des traces de poussière de silicium pendant le processus de découpe des tranches.
Problèmes de pollution de l'environnement
En ce qui concerne les problèmes de pollution de l’environnement dans l’industrie des semi-conducteurs, les principaux problèmes à résoudre sont :
· Émission à grande échelle de polluants atmosphériques et de composés organiques volatils (COV) lors du processus de photolithographie ;
· Émission de composés perfluorés (PFCS) lors des procédés de gravure au plasma et de dépôt chimique en phase vapeur ;
· Consommation à grande échelle d'énergie et d'eau dans la production et protection de la sécurité des travailleurs ;
· Recyclage et suivi de la pollution des sous-produits ;
· Problèmes liés à l'utilisation de produits chimiques dangereux dans les processus d'emballage.
Production propre
La technologie de production propre des dispositifs semi-conducteurs peut être améliorée du point de vue des matières premières, des processus et du contrôle des processus.
Améliorer les matières premières et l’énergie
Premièrement, la pureté des matériaux doit être strictement contrôlée afin de réduire l’introduction d’impuretés et de particules.
Deuxièmement, divers tests de température, de détection de fuites, de vibrations, de chocs électriques à haute tension et autres doivent être effectués sur les composants entrants ou les produits semi-finis avant leur mise en production.
De plus, la pureté des matières auxiliaires doit être strictement contrôlée. Il existe relativement de nombreuses technologies pouvant être utilisées pour la production d’énergie propre.
Optimiser le processus de production
L’industrie des semi-conducteurs elle-même s’efforce de réduire son impact sur l’environnement grâce à l’amélioration des technologies de processus.
Par exemple, dans les années 1970, les solvants organiques étaient principalement utilisés pour nettoyer les plaquettes dans le cadre de la technologie de nettoyage des circuits intégrés. Dans les années 1980, des solutions acides et alcalines telles que l’acide sulfurique étaient utilisées pour nettoyer les plaquettes. Jusque dans les années 1990, la technologie de nettoyage à l'oxygène par plasma a été développée.
En termes d'emballage, la plupart des entreprises utilisent actuellement la technologie de galvanoplastie, ce qui entraînera une pollution de l'environnement par les métaux lourds.
Cependant, les usines d’emballage de Shanghai n’utilisent plus la technologie de galvanoplastie, les métaux lourds n’ont donc aucun impact sur l’environnement. On constate que l'industrie des semi-conducteurs réduit progressivement son impact sur l'environnement grâce à des améliorations de processus et à la substitution chimique dans son propre processus de développement, qui suit également la tendance de développement mondiale actuelle consistant à préconiser une conception de processus et de produits basée sur l'environnement.
À l’heure actuelle, davantage d’améliorations des processus locaux sont en cours, notamment :
·Remplacement et réduction du gaz PFCS entièrement à l'ammonium, par exemple en utilisant du gaz PFC à faible effet de serre pour remplacer le gaz à effet de serre élevé, par exemple en améliorant le flux de traitement et en réduisant la quantité de gaz PFCS utilisée dans le processus ;
·Amélioration du nettoyage multi-wafer au nettoyage mono-wafer afin de réduire la quantité d'agents de nettoyage chimiques utilisés dans le processus de nettoyage.
·Contrôle strict des processus :
un. Réaliser l'automatisation du processus de fabrication, qui peut réaliser un traitement précis et une production par lots, et réduire le taux d'erreur élevé des opérations manuelles ;
b. Facteurs environnementaux du processus ultra-propre, environ 5 % ou moins de la perte de rendement est causée par les personnes et l'environnement. Les facteurs environnementaux des processus ultra-propres comprennent principalement la pureté de l'air, l'eau de haute pureté, l'air comprimé, le CO2, le N2, la température, l'humidité, etc. Le niveau de propreté d'un atelier propre est souvent mesuré par le nombre maximum de particules autorisées par unité de volume de l'air, c'est-à-dire la concentration en particules ;
c. Renforcez la détection et sélectionnez les points clés appropriés pour la détection sur les postes de travail contenant de grandes quantités de déchets pendant le processus de production.
Invitez tous les clients du monde entier à nous rendre visite pour une discussion plus approfondie !
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
Heure de publication : 13 août 2024