A produción de dispositivos semicondutores inclúe principalmente dispositivos discretos, circuítos integrados e os seus procesos de envasado.
A produción de semicondutores pódese dividir en tres etapas: produción de material do corpo do produto, produtohostiafabricación e montaxe de dispositivos. Entre eles, a contaminación máis grave é a fase de fabricación de obleas de produtos.
Os contaminantes divídense principalmente en augas residuais, gases residuais e residuos sólidos.
Proceso de fabricación de chips:
Oblea de siliciodespois de moenda externa - limpeza - oxidación - resist uniforme - fotolitografía - desenvolvemento - gravado - difusión, implantación iónica - deposición química en vapor - pulido químico mecánico - metalización, etc.
Augas residuais
En cada paso do proceso de fabricación de semicondutores e probas de envasado xérase unha gran cantidade de augas residuais, principalmente augas residuais ácidas, augas residuais que conteñen amoníaco e augas residuais orgánicas.
1. Augas residuais que conteñen flúor:
O ácido fluorhídrico convértese no principal disolvente empregado nos procesos de oxidación e gravado debido ás súas propiedades oxidantes e corrosivas. As augas residuais que conteñen flúor no proceso proceden principalmente do proceso de difusión e do proceso de pulido mecánico químico no proceso de fabricación de chips. No proceso de limpeza de obleas de silicio e utensilios relacionados, o ácido clorhídrico tamén se usa moitas veces. Todos estes procesos realízanse en tanques de gravado ou equipos de limpeza dedicados, polo que as augas residuais que conteñen flúor poden ser descargadas de forma independente. Segundo a concentración, pódese dividir en augas residuais que conteñen flúor de alta concentración e augas residuais que conteñen amoníaco de baixa concentración. Xeralmente, a concentración de augas residuais que conteñen amoníaco de alta concentración pode alcanzar os 100-1200 mg/L. A maioría das empresas reciclan esta parte das augas residuais para procesos que non requiren auga de alta calidade.
2. Augas residuais ácido-base:
Case todos os procesos do proceso de fabricación de circuítos integrados requiren que se limpe o chip. Na actualidade, o ácido sulfúrico e o peróxido de hidróxeno son os fluídos de limpeza máis utilizados no proceso de fabricación de circuítos integrados. Ao mesmo tempo, tamén se utilizan reactivos ácido-base como ácido nítrico, ácido clorhídrico e auga amoníaca.
As augas residuais ácido-base do proceso de fabricación proceden principalmente do proceso de limpeza no proceso de fabricación de chip. No proceso de envasado, o chip é tratado con solución ácido-base durante a galvanoplastia e a análise química. Despois do tratamento, hai que lavar con auga pura para producir augas residuais de lavado ácido-base. Ademais, reactivos ácido-base como hidróxido de sodio e ácido clorhídrico tamén se usan na estación de auga pura para rexenerar resinas aniónicas e catiónicas para producir augas residuais de rexeneración ácido-base. A auga de cola de lavado tamén se produce durante o proceso de lavado de gases residuais ácido-base. Nas empresas de fabricación de circuítos integrados, a cantidade de augas residuais ácido-base é particularmente grande.
3. Augas residuais orgánicas:
Debido aos diferentes procesos de produción, a cantidade de disolventes orgánicos utilizados na industria de semicondutores é moi diferente. Non obstante, como axentes de limpeza, os disolventes orgánicos aínda son amplamente utilizados en varias ligazóns de fabricación de envases. Algúns disolventes convértense en augas residuais orgánicas.
4. Outras augas residuais:
O proceso de gravado do proceso de produción de semicondutores utilizará unha gran cantidade de amoníaco, flúor e auga de alta pureza para a descontaminación, xerando así a descarga de augas residuais que conteñen amoníaco de alta concentración.
O proceso de galvanoplastia é necesario no proceso de envasado de semicondutores. O chip debe limparse despois da galvanoplastia e neste proceso xeraranse augas residuais de limpeza da galvanoplastia. Dado que algúns metais se utilizan na galvanoplastia, haberá emisións de ións metálicos nas augas residuais de limpeza da galvanoplastia, como chumbo, estaño, disco, cinc, aluminio, etc.
Gas residual
Dado que o proceso de semicondutores ten requisitos moi altos para a limpeza do quirófano, adoitan empregarse ventiladores para extraer varios tipos de gases residuais volatilizados durante o proceso. Polo tanto, as emisións de gases residuais na industria de semicondutores caracterízanse por un gran volume de escape e unha baixa concentración de emisións. Tamén se volatilizan principalmente as emisións de gases residuais.
Estas emisións de gases residuais pódense dividir principalmente en catro categorías: gas ácido, gas alcalino, gas residual orgánico e gas tóxico.
1. Gas residual ácido-base:
O gas residual ácido-base procede principalmente da difusión,CVD, CMP e procesos de gravado, que usan solución de limpeza ácida-base para limpar a oblea.
Na actualidade, o disolvente de limpeza máis usado no proceso de fabricación de semicondutores é unha mestura de peróxido de hidróxeno e ácido sulfúrico.
O gas residual xerado nestes procesos inclúe gases ácidos como ácido sulfúrico, ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico e ácido fosfórico, e o gas alcalino é principalmente amoníaco.
2. Gas residual orgánico:
Os gases orgánicos residuais proceden principalmente de procesos como a fotolitografía, o desenvolvemento, o gravado e a difusión. Nestes procesos, utilízase solución orgánica (como o alcohol isopropílico) para limpar a superficie da oblea, e o gas residual xerado pola volatilización é unha das fontes de gas residual orgánico;
Ao mesmo tempo, o fotoresist (fotoresist) usado no proceso de fotolitografía e gravado contén disolventes orgánicos volátiles, como o acetato de butilo, que se volatiliza á atmosfera durante o proceso de procesamento da oblea, que é outra fonte de gas de residuos orgánicos.
3. Gas residual tóxico:
Os gases residuais tóxicos proceden principalmente de procesos como a epitaxia de cristal, o gravado en seco e o CVD. Nestes procesos, utilízanse unha variedade de gases especiais de alta pureza para procesar a oblea, como silicio (SiHj), fósforo (PH3), tetracloruro de carbono (CFJ), borano, trióxido de boro, etc. Algúns gases especiais son tóxicos, asfixiante e corrosiva.
Ao mesmo tempo, no proceso de gravado e limpeza en seco despois da deposición química de vapor na fabricación de semicondutores, é necesaria unha gran cantidade de gas de óxido completo (PFCS), como NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, etc. Estes compostos perfluorados teñen unha forte absorción na rexión de luz infravermella e permanecen na atmosfera durante moito tempo. Xeralmente considérase que son a principal fonte do efecto invernadoiro global.
4. Gas residual do proceso de envasado:
En comparación co proceso de fabricación de semicondutores, o gas residual xerado polo proceso de envasado de semicondutores é relativamente sinxelo, principalmente gas ácido, resina epoxi e po.
Os gases residuais ácidos xéranse principalmente en procesos como a galvanoplastia;
O gas residual da cocción xérase no proceso de cocción despois do pegado e selado do produto;
A máquina de cortar en dados xera gas residual que contén trazas de po de silicio durante o proceso de corte da oblea.
Problemas de contaminación ambiental
Para os problemas de contaminación ambiental na industria de semicondutores, os principais problemas que hai que resolver son:
· Emisión a gran escala de contaminantes atmosféricos e compostos orgánicos volátiles (COV) no proceso de fotolitografía;
· Emisión de compostos perfluorados (PFCS) en procesos de gravado por plasma e deposición de vapor químico;
· Consumo a gran escala de enerxía e auga na produción e protección da seguridade dos traballadores;
· Seguimento da reciclaxe e da contaminación dos subprodutos;
· Problemas de uso de produtos químicos perigosos nos procesos de envasado.
Produción limpa
A tecnoloxía de produción limpa dos dispositivos semicondutores pódese mellorar desde os aspectos das materias primas, os procesos e o control do proceso.
Mellora das materias primas e da enerxía
En primeiro lugar, a pureza dos materiais debe ser estrictamente controlada para reducir a introdución de impurezas e partículas.
En segundo lugar, deben realizarse varias probas de temperatura, detección de fugas, vibracións, descargas eléctricas de alta tensión e outras probas nos compoñentes entrantes ou produtos semiacabados antes de que se poñan en produción.
Ademais, a pureza dos materiais auxiliares debe ser estrictamente controlada. Hai relativamente moitas tecnoloxías que se poden utilizar para a produción de enerxía limpa.
Optimizar o proceso de produción
A propia industria de semicondutores esfórzase por reducir o seu impacto no medio ambiente mediante melloras na tecnoloxía dos procesos.
Por exemplo, na década de 1970, os disolventes orgánicos utilizáronse principalmente para limpar as obleas na tecnoloxía de limpeza de circuítos integrados. Na década de 1980 utilizáronse solucións ácidas e alcalinas como o ácido sulfúrico para limpar as obleas. Ata a década de 1990 desenvolveuse a tecnoloxía de limpeza de osíxeno por plasma.
En canto aos envases, a maioría das empresas utilizan actualmente tecnoloxía de galvanoplastia, que provocará contaminación ambiental por metais pesados.
Non obstante, as plantas de envasado de Shanghai xa non usan tecnoloxía de galvanoplastia, polo que non hai ningún impacto dos metais pesados no medio ambiente. Pódese comprobar que a industria de semicondutores está reducindo gradualmente o seu impacto no medio ambiente mediante melloras de procesos e substitución química no seu propio proceso de desenvolvemento, que tamén segue a tendencia actual de desenvolvemento global de defender o deseño de procesos e produtos baseado no medio ambiente.
Na actualidade, estase a levar a cabo máis melloras de procesos locais, entre elas:
·Substitución e redución de gas PFCS totalmente amonio, como o uso de gas PFC con baixo efecto invernadoiro para substituír gas con alto efecto invernadoiro, como mellorar o fluxo do proceso e reducir a cantidade de gas PFCS utilizado no proceso;
·Mellorar a limpeza de varias obleas a unha única para reducir a cantidade de axentes de limpeza químicos empregados no proceso de limpeza.
· Control estrito do proceso:
a. Realizar a automatización do proceso de fabricación, que pode realizar un procesamento preciso e unha produción por lotes, e reducir a alta taxa de erro da operación manual;
b. Factores ambientais do proceso ultra-limpo, preto do 5% ou menos da perda de rendemento é causada polas persoas e o medio ambiente. Os factores ambientais do proceso ultralimpo inclúen principalmente a limpeza do aire, auga de alta pureza, aire comprimido, CO2, N2, temperatura, humidade, etc. O nivel de limpeza dun taller limpo adoita medirse polo número máximo de partículas permitidas por unidade de volume de aire, é dicir, concentración de conta de partículas;
c. Reforzar a detección e seleccionar os puntos clave axeitados para a detección nos postos de traballo con grandes cantidades de residuos durante o proceso de produción.
Benvido a calquera cliente de todo o mundo para que nos visite para unha nova discusión!
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
Hora de publicación: 13-ago-2024