Produksi perangkat semikonduktor terutama mencakup perangkat diskrit, sirkuit terpadu, dan proses pengemasannya.
Produksi semikonduktor dapat dibagi menjadi tiga tahap: produksi bahan tubuh produk, produkkue wafermanufaktur dan perakitan perangkat. Diantaranya, polusi yang paling serius adalah tahap pembuatan produk wafer.
Polutan terutama dibagi menjadi air limbah, limbah gas dan limbah padat.
Proses pembuatan chip:
Wafer silikonsetelah penggilingan eksternal - pembersihan - oksidasi - ketahanan seragam - fotolitografi - pengembangan - etsa - difusi, implantasi ion - pengendapan uap kimia - pemolesan mekanis kimia - metalisasi, dll.
Air limbah
Sejumlah besar air limbah dihasilkan dalam setiap langkah proses pembuatan semikonduktor dan pengujian pengemasan, terutama air limbah asam basa, air limbah yang mengandung amonia, dan air limbah organik.
1. Air limbah yang mengandung fluor:
Asam fluorida menjadi pelarut utama yang digunakan dalam proses oksidasi dan etsa karena sifat pengoksidasi dan korosifnya. Air limbah yang mengandung fluor dalam proses tersebut terutama berasal dari proses difusi dan proses pemolesan mekanis kimia pada proses pembuatan chip. Dalam proses pembersihan wafer silikon dan peralatan terkait, asam klorida juga digunakan berkali-kali. Semua proses ini diselesaikan dalam tangki etsa atau peralatan pembersih khusus, sehingga air limbah yang mengandung fluor dapat dibuang secara mandiri. Menurut konsentrasinya, dapat dibagi menjadi air limbah yang mengandung fluor dengan konsentrasi tinggi dan air limbah yang mengandung amonia dengan konsentrasi rendah. Umumnya konsentrasi air limbah yang mengandung amonia konsentrasi tinggi dapat mencapai 100-1200 mg/L. Kebanyakan perusahaan mendaur ulang bagian air limbah ini untuk proses yang tidak memerlukan kualitas air yang tinggi.
2. Air limbah asam basa:
Hampir setiap proses dalam proses pembuatan sirkuit terpadu memerlukan pembersihan chip. Saat ini, asam sulfat dan hidrogen peroksida adalah cairan pembersih yang paling umum digunakan dalam proses pembuatan sirkuit terpadu. Pada saat yang sama, reagen asam-basa seperti asam nitrat, asam klorida dan air amonia juga digunakan.
Air limbah asam basa dari proses pembuatan terutama berasal dari proses pembersihan pada proses pembuatan chip. Dalam proses pengemasan, chip diolah dengan larutan asam-basa selama pelapisan listrik dan analisis kimia. Setelah diolah, perlu dicuci dengan air murni untuk menghasilkan air limbah pencucian asam basa. Selain itu, reagen asam-basa seperti natrium hidroksida dan asam klorida juga digunakan di stasiun air murni untuk meregenerasi resin anion dan kation untuk menghasilkan air limbah regenerasi asam-basa. Air ekor pencucian juga dihasilkan selama proses pencucian gas limbah asam-basa. Di perusahaan manufaktur sirkuit terpadu, jumlah air limbah asam basa sangat besar.
3. Air limbah organik:
Karena proses produksi yang berbeda, jumlah pelarut organik yang digunakan dalam industri semikonduktor sangat berbeda. Namun sebagai bahan pembersih, pelarut organik masih banyak digunakan di berbagai bidang manufaktur kemasan. Beberapa pelarut menjadi pembuangan air limbah organik.
4. Air limbah lainnya:
Proses etsa pada proses produksi semikonduktor akan menggunakan amonia, fluor, dan air dengan kemurnian tinggi dalam jumlah besar untuk dekontaminasi, sehingga menghasilkan pembuangan air limbah yang mengandung amonia dengan konsentrasi tinggi.
Proses elektroplating diperlukan dalam proses pengemasan semikonduktor. Chip perlu dibersihkan setelah pelapisan listrik, dan air limbah pembersih pelapisan listrik akan dihasilkan dalam proses ini. Karena beberapa logam digunakan dalam pelapisan listrik, maka akan terdapat emisi ion logam dalam air limbah pembersih pelapisan listrik, seperti timbal, timah, cakram, seng, aluminium, dll.
Limbah gas
Karena proses semikonduktor memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk kebersihan ruang operasi, kipas biasanya digunakan untuk mengekstraksi berbagai jenis gas buang yang menguap selama proses tersebut. Oleh karena itu, emisi gas buang pada industri semikonduktor ditandai dengan volume gas buang yang besar dan konsentrasi emisi yang rendah. Emisi gas limbah juga sebagian besar bersifat volatil.
Emisi gas limbah ini dapat dibagi menjadi empat kategori: gas asam, gas alkali, gas limbah organik, dan gas beracun.
1. Gas buang asam basa:
Gas limbah asam-basa terutama berasal dari difusi,CVD, Proses CMP dan etsa, yang menggunakan larutan pembersih asam basa untuk membersihkan wafer.
Saat ini, pelarut pembersih yang paling umum digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor adalah campuran hidrogen peroksida dan asam sulfat.
Gas limbah yang dihasilkan dalam proses ini meliputi gas asam seperti asam sulfat, asam fluorida, asam klorida, asam nitrat dan asam fosfat, dan gas alkali terutama berupa amonia.
2. Gas sampah organik:
Gas limbah organik terutama berasal dari proses seperti fotolitografi, pengembangan, etsa, dan difusi. Dalam proses ini, larutan organik (seperti isopropil alkohol) digunakan untuk membersihkan permukaan wafer, dan gas buang yang dihasilkan oleh penguapan merupakan salah satu sumber gas sampah organik;
Pada saat yang sama, photoresist (photoresist) yang digunakan dalam proses fotolitografi dan etsa mengandung pelarut organik yang mudah menguap, seperti butil asetat, yang menguap ke atmosfer selama proses pemrosesan wafer, yang merupakan sumber gas limbah organik lainnya.
3. Limbah gas beracun:
Gas limbah beracun terutama berasal dari proses seperti epitaksi kristal, etsa kering, dan CVD. Dalam proses ini, berbagai gas khusus dengan kemurnian tinggi digunakan untuk memproses wafer, seperti silikon (SiHj), fosfor (PH3), karbon tetraklorida (CFJ), borana, boron trioksida, dll. Beberapa gas khusus bersifat racun, sesak napas dan korosif.
Pada saat yang sama, dalam proses etsa kering dan pembersihan setelah pengendapan uap kimia dalam pembuatan semikonduktor, diperlukan sejumlah besar gas oksida penuh (PFCS), seperti NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, dll. Senyawa perfluorinasi ini memiliki daya serap yang kuat di wilayah cahaya inframerah dan bertahan di atmosfer dalam waktu yang lama. Umumnya mereka dianggap sebagai sumber utama efek rumah kaca global.
4. Proses pengemasan gas buang:
Dibandingkan dengan proses pembuatan semikonduktor, gas buang yang dihasilkan dari proses pengemasan semikonduktor relatif sederhana, terutama gas asam, resin epoksi, dan debu.
Gas limbah asam terutama dihasilkan dalam proses seperti pelapisan listrik;
Gas limbah pemanggangan dihasilkan dalam proses pemanggangan setelah produk ditempel dan disegel;
Mesin potong dadu menghasilkan gas buang yang mengandung sisa debu silikon selama proses pemotongan wafer.
Masalah pencemaran lingkungan
Untuk permasalahan pencemaran lingkungan pada industri semikonduktor, permasalahan utama yang perlu diselesaikan adalah:
· Emisi polutan udara dan senyawa organik yang mudah menguap (VOC) dalam skala besar dalam proses fotolitografi;
· Emisi senyawa perfluorinasi (PFCS) dalam proses etsa plasma dan deposisi uap kimia;
· Konsumsi energi dan air dalam skala besar dalam produksi dan perlindungan keselamatan pekerja;
· Daur ulang dan pemantauan polusi produk sampingan;
· Masalah penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pengemasan.
Produksi bersih
Teknologi produksi bersih perangkat semikonduktor dapat ditingkatkan dari aspek bahan baku, proses dan pengendalian proses.
Meningkatkan bahan baku dan energi
Pertama, kemurnian bahan harus dikontrol secara ketat untuk mengurangi masuknya kotoran dan partikel.
Kedua, berbagai pengujian suhu, deteksi kebocoran, getaran, sengatan listrik tegangan tinggi, dan lainnya harus dilakukan pada komponen yang masuk atau produk setengah jadi sebelum dimasukkan ke dalam produksi.
Selain itu, kemurnian bahan pembantu harus dikontrol dengan ketat. Terdapat relatif banyak teknologi yang dapat digunakan untuk produksi energi yang ramah lingkungan.
Mengoptimalkan proses produksi
Industri semikonduktor sendiri berupaya mengurangi dampaknya terhadap lingkungan melalui peningkatan teknologi proses.
Misalnya, pada tahun 1970-an, pelarut organik terutama digunakan untuk membersihkan wafer dalam teknologi pembersihan sirkuit terpadu. Pada tahun 1980an, larutan asam dan alkali seperti asam sulfat digunakan untuk membersihkan wafer. Hingga tahun 1990-an, teknologi pembersihan oksigen plasma dikembangkan.
Dalam hal pengemasan, sebagian besar perusahaan saat ini menggunakan teknologi elektroplating yang akan menyebabkan pencemaran logam berat terhadap lingkungan.
Namun pabrik pengemasan di Shanghai tidak lagi menggunakan teknologi elektroplating, sehingga tidak ada dampak logam berat terhadap lingkungan. Dapat ditemukan bahwa industri semikonduktor secara bertahap mengurangi dampaknya terhadap lingkungan melalui perbaikan proses dan substitusi bahan kimia dalam proses pengembangannya sendiri, yang juga mengikuti tren perkembangan global saat ini yang menganjurkan proses dan desain produk berbasis lingkungan.
Saat ini, lebih banyak perbaikan proses lokal yang dilakukan, termasuk:
·Penggantian dan pengurangan gas PFCS yang semuanya amonium, seperti penggunaan gas PFC dengan efek rumah kaca rendah untuk menggantikan gas dengan efek rumah kaca tinggi, seperti meningkatkan aliran proses dan mengurangi jumlah gas PFCS yang digunakan dalam proses;
·Meningkatkan pembersihan multi-wafer menjadi pembersihan wafer tunggal untuk mengurangi jumlah bahan pembersih kimia yang digunakan dalam proses pembersihan.
·Kontrol proses yang ketat:
A. Mewujudkan otomatisasi proses manufaktur, yang dapat mewujudkan pemrosesan yang tepat dan produksi batch, serta mengurangi tingkat kesalahan yang tinggi dalam operasi manual;
B. Faktor lingkungan proses yang sangat bersih, sekitar 5% atau kurang dari kehilangan hasil disebabkan oleh manusia dan lingkungan. Faktor lingkungan proses ultra-bersih terutama mencakup kebersihan udara, air dengan kemurnian tinggi, udara bertekanan, CO2, N2, suhu, kelembapan, dll. Tingkat kebersihan bengkel yang bersih sering kali diukur dengan jumlah maksimum partikel yang diperbolehkan per satuan volume udara, yaitu konsentrasi jumlah partikel;
C. Perkuat deteksi, dan pilih titik-titik kunci yang sesuai untuk deteksi di stasiun kerja dengan jumlah limbah yang besar selama proses produksi.
Selamat datang setiap pelanggan dari seluruh dunia untuk mengunjungi kami untuk diskusi lebih lanjut!
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
Waktu posting: 13 Agustus-2024