Pusvadītāju ierīču ražošana galvenokārt ietver diskrētas ierīces, integrālās shēmas un to iepakošanas procesus.
Pusvadītāju ražošanu var iedalīt trīs posmos: izstrādājuma korpusa materiālu ražošana, izstrādājumsvafeleražošana un ierīču montāža. To vidū visnopietnākais piesārņojums ir produktu vafeļu ražošanas posms.
Piesārņojošās vielas galvenokārt iedala notekūdeņos, atgāzēs un cietajos atkritumos.
Mikroshēmas ražošanas process:
Silikona vafelepēc ārējās slīpēšanas - tīrīšana - oksidēšana - viendabīga pretestība - fotolitogrāfija - izstrāde - kodināšana - difūzija, jonu implantācija - ķīmiskā tvaiku pārklāšana - ķīmiskā mehāniskā pulēšana - metalizācija u.c.
Notekūdeņi
Katrā pusvadītāju ražošanas un iepakojuma testēšanas procesa posmā rodas liels daudzums notekūdeņu, galvenokārt skābes bāzes notekūdeņi, amonjaku saturošie notekūdeņi un organiskie notekūdeņi.
1. Fluoru saturoši notekūdeņi:
Fluorūdeņražskābe kļūst par galveno šķīdinātāju, ko izmanto oksidēšanas un kodināšanas procesos, pateicoties tās oksidējošām un korozīvām īpašībām. Fluoru saturošie notekūdeņi šajā procesā galvenokārt rodas no difūzijas procesa un ķīmiskās mehāniskās pulēšanas procesa mikroshēmu ražošanas procesā. Silīcija vafeļu un saistīto piederumu tīrīšanas procesā daudzkārt tiek izmantota arī sālsskābe. Visi šie procesi tiek pabeigti tam paredzētās kodināšanas tvertnēs vai tīrīšanas iekārtās, tāpēc fluoru saturošos notekūdeņus var novadīt neatkarīgi. Pēc koncentrācijas tos var iedalīt augstas koncentrācijas fluoru saturošajos notekūdeņos un zemas koncentrācijas amonjaku saturošajos notekūdeņos. Parasti augstas koncentrācijas amonjaku saturošo notekūdeņu koncentrācija var sasniegt 100-1200 mg/l. Lielākā daļa uzņēmumu šo notekūdeņu daļu pārstrādā procesiem, kuriem nav nepieciešama augsta ūdens kvalitāte.
2. Skābes bāzes notekūdeņi:
Gandrīz katram procesam integrālās shēmas ražošanas procesā ir nepieciešama mikroshēmas tīrīšana. Pašlaik sērskābe un ūdeņraža peroksīds ir visbiežāk izmantotie tīrīšanas šķidrumi integrēto shēmu ražošanas procesā. Tajā pašā laikā tiek izmantoti arī skābes bāzes reaģenti, piemēram, slāpekļskābe, sālsskābe un amonjaka ūdens.
Ražošanas procesa skābju-bāzes notekūdeņi galvenokārt nāk no tīrīšanas procesa skaidu ražošanas procesā. Iepakošanas procesā galvanizācijas un ķīmiskās analīzes laikā mikroshēmu apstrādā ar skābes-bāzes šķīdumu. Pēc apstrādes tas jāmazgā ar tīru ūdeni, lai iegūtu skābes bāzes mazgāšanas notekūdeņus. Turklāt tīrā ūdens stacijā tiek izmantoti arī skābes bāzes reaģenti, piemēram, nātrija hidroksīds un sālsskābe, lai reģenerētu anjonu un katjonu sveķus, lai iegūtu skābju bāzes reģenerācijas notekūdeņus. Skābju-bāzes izplūdes gāzu mazgāšanas procesā rodas arī mazgāšanas atkrituma ūdens. Integrālo shēmu ražošanas uzņēmumos skābju-bāzes notekūdeņu daudzums ir īpaši liels.
3. Organiskie notekūdeņi:
Dažādu ražošanas procesu dēļ pusvadītāju rūpniecībā izmantoto organisko šķīdinātāju daudzums ir ļoti atšķirīgs. Tomēr organiskos šķīdinātājus kā tīrīšanas līdzekļus joprojām plaši izmanto dažādās iepakojuma ražošanas saitēs. Daži šķīdinātāji kļūst par organisko notekūdeņu izvadīšanu.
4. Citi notekūdeņi:
Pusvadītāju ražošanas procesa kodināšanas procesā dekontaminācijai tiks izmantots liels daudzums amonjaka, fluora un augstas tīrības ūdens, tādējādi radot augstas koncentrācijas amonjaku saturošu notekūdeņu novadīšanu.
Pusvadītāju iepakošanas procesā ir nepieciešams galvanizācijas process. Mikroshēma ir jātīra pēc galvanizācijas, un šajā procesā radīsies galvanizācijas tīrīšanas notekūdeņi. Tā kā galvanizēšanā tiek izmantoti daži metāli, galvanizācijas tīrīšanas notekūdeņos būs metāla jonu emisijas, piemēram, svins, alva, disks, cinks, alumīnijs utt.
Atkritumu gāze
Tā kā pusvadītāju procesam ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz operāciju zāles tīrību, ventilatorus parasti izmanto, lai ekstrahētu dažāda veida izplūdes gāzes, kas iztvaikotas procesa laikā. Tāpēc izplūdes gāzu emisijas pusvadītāju rūpniecībā raksturo liels izplūdes gāzu apjoms un zema emisiju koncentrācija. Arī izplūdes gāzu emisijas galvenokārt ir gaistošas.
Šīs atgāzu emisijas galvenokārt var iedalīt četrās kategorijās: skābā gāze, sārmainā gāze, organiskās atgāzes un toksiskās gāzes.
1. Skābes bāzes izplūdes gāzes:
Skābju bāzes izplūdes gāzes galvenokārt rodas difūzijas rezultātā,CVD, CMP un kodināšanas procesi, kuros vafeles tīrīšanai izmanto skābes bāzes tīrīšanas šķīdumu.
Pašlaik pusvadītāju ražošanas procesā visbiežāk izmantotais tīrīšanas šķīdinātājs ir ūdeņraža peroksīda un sērskābes maisījums.
Šajos procesos radītās izplūdes gāzes ietver skābes gāzes, piemēram, sērskābi, fluorūdeņražskābi, sālsskābi, slāpekļskābi un fosforskābi, un sārmainā gāze galvenokārt ir amonjaks.
2. Organiskās atgāzes:
Organiskās atgāzes galvenokārt rodas no tādiem procesiem kā fotolitogrāfija, izstrāde, kodināšana un difūzija. Šajos procesos vafeles virsmas tīrīšanai izmanto organisko šķīdumu (piemēram, izopropilspirtu), un iztvaikošanas rezultātā radušās izplūdes gāzes ir viens no organisko atgāzu avotiem;
Tajā pašā laikā fotolitogrāfijas un kodināšanas procesā izmantotais fotorezists (fotorezists) satur gaistošus organiskos šķīdinātājus, piemēram, butilacetātu, kas vafeļu apstrādes procesā iztvaiko atmosfērā, kas ir vēl viens organisko izplūdes gāzu avots.
3. Toksiskas izplūdes gāzes:
Toksiskās izplūdes gāzes galvenokārt rodas no tādiem procesiem kā kristāla epitaksija, sausā kodināšana un CVD. Šajos procesos vafeles apstrādei tiek izmantotas dažādas augstas tīrības speciālās gāzes, piemēram, silīcijs (SiHj), fosfors (PH3), tetrahlorogleklis (CFJ), borāns, bora trioksīds u.c. Dažas īpašas gāzes ir toksiskas, asfiksējoša un kodīga.
Tajā pašā laikā sausās kodināšanas un tīrīšanas procesā pēc ķīmiskās tvaiku pārklāšanas pusvadītāju ražošanā ir nepieciešams liels daudzums pilna oksīda (PFCS) gāzes, piemēram, NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 utt. Šie perfluorētie savienojumi spēcīgi absorbē infrasarkano gaismu un ilgstoši uzturas atmosfērā. Tos parasti uzskata par galveno globālā siltumnīcas efekta avotu.
4. Iepakošanas procesa izplūdes gāzes:
Salīdzinot ar pusvadītāju ražošanas procesu, pusvadītāju iepakošanas procesā radušās izplūdes gāzes ir salīdzinoši vienkāršas, galvenokārt skābā gāze, epoksīdsveķi un putekļi.
Skābās atgāzes galvenokārt rodas tādos procesos kā galvanizācija;
Cepšanas atgāzes rodas cepšanas procesā pēc produkta līmēšanas un aizzīmogošanas;
Vafeļu griešanas laikā kubiņos griešanas mašīna rada izplūdes gāzes, kas satur silīcija putekļus.
Vides piesārņojuma problēmas
Attiecībā uz vides piesārņojuma problēmām pusvadītāju rūpniecībā galvenās problēmas, kas jāatrisina, ir:
· Liela mēroga gaisa piesārņotāju un gaistošo organisko savienojumu (GOS) emisija fotolitogrāfijas procesā;
· Perfluorēto savienojumu (PFCS) emisija plazmas kodināšanas un ķīmiskās tvaiku pārklāšanas procesos;
· Liela mēroga enerģijas un ūdens patēriņš ražošanā un darbinieku drošības aizsardzībā;
· Blakusproduktu pārstrāde un piesārņojuma monitorings;
· Bīstamo ķīmisko vielu izmantošanas problēmas iepakošanas procesos.
Tīra ražošana
Pusvadītāju ierīču tīrās ražošanas tehnoloģiju var uzlabot no izejvielu, procesu un procesa kontroles aspektiem.
Izejvielu un enerģijas uzlabošana
Pirmkārt, materiālu tīrība ir stingri jākontrolē, lai samazinātu piemaisījumu un daļiņu iekļūšanu.
Otrkārt, ienākošajiem komponentiem vai pusfabrikātiem pirms to nodošanas ražošanā jāveic dažādas temperatūras, noplūdes noteikšanas, vibrācijas, augstsprieguma elektrošoka un citas pārbaudes.
Turklāt ir stingri jākontrolē palīgmateriālu tīrība. Ir salīdzinoši daudz tehnoloģiju, kuras var izmantot tīrai enerģijas ražošanai.
Optimizēt ražošanas procesu
Pusvadītāju rūpniecība pati cenšas samazināt savu ietekmi uz vidi, izmantojot procesu tehnoloģiju uzlabojumus.
Piemēram, 1970. gados organiskos šķīdinātājus galvenokārt izmantoja vafeļu tīrīšanai integrālās shēmas tīrīšanas tehnoloģijā. Astoņdesmitajos gados vafeļu tīrīšanai izmantoja skābju un sārmu šķīdumus, piemēram, sērskābi. Līdz 90. gadiem tika izstrādāta plazmas skābekļa tīrīšanas tehnoloģija.
Attiecībā uz iepakojumu lielākā daļa uzņēmumu pašlaik izmanto galvanizācijas tehnoloģiju, kas radīs smago metālu piesārņojumu videi.
Taču iepakošanas rūpnīcās Šanhajā vairs neizmanto galvanizācijas tehnoloģiju, tāpēc smago metālu ietekme uz vidi nav. Var konstatēt, ka pusvadītāju rūpniecība pakāpeniski samazina savu ietekmi uz vidi, pilnveidojot procesus un ķīmisko aizstāšanu savā izstrādes procesā, kas arī seko pašreizējai globālajai attīstības tendencei, kas veicina procesu un produktu dizainu, pamatojoties uz vidi.
Pašlaik tiek veikti vairāk vietējo procesu uzlabojumu, tostarp:
·Pilna amonija PFCS gāzes aizstāšana un samazināšana, piemēram, izmantojot PFC gāzi ar zemu siltumnīcas efektu, lai aizstātu gāzi ar augstu siltumnīcefekta efektu, piemēram, procesa plūsmas uzlabošana un procesā izmantotās PFCS gāzes daudzuma samazināšana;
·Vairāku plāksnīšu tīrīšanas uzlabošana uz vienas plāksnītes tīrīšanu, lai samazinātu tīrīšanas procesā izmantoto ķīmisko tīrīšanas līdzekļu daudzumu.
· Stingra procesa kontrole:
a. Realizēt ražošanas procesa automatizāciju, kas var realizēt precīzu apstrādi un sērijveida ražošanu un samazināt manuālās darbības augsto kļūdu līmeni;
b. Īpaši tīri procesa vides faktori, aptuveni 5% vai mazāk no ražas zuduma rada cilvēki un vide. Īpaši tīra procesa vides faktori galvenokārt ietver gaisa tīrību, augstas tīrības pakāpes ūdeni, saspiestu gaisu, CO2, N2, temperatūru, mitrumu utt. Tīras darbnīcas tīrības līmeni bieži mēra ar maksimālo pieļaujamo daļiņu skaitu uz tilpuma vienību. gaiss, tas ir, daļiņu skaita koncentrācija;
c. Nostipriniet noteikšanu un izvēlieties atbilstošus galvenos punktus noteikšanai darbstacijās, kurās ražošanas procesa laikā ir liels atkritumu daudzums.
Laipni lūdzam visus klientus no visas pasaules apmeklēt mūs, lai turpinātu diskusiju!
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
Publicēšanas laiks: 13. augusts 2024