Pengeluaran peranti semikonduktor terutamanya termasuk peranti diskret, litar bersepadu dan proses pembungkusannya.
Pengeluaran semikonduktor boleh dibahagikan kepada tiga peringkat: pengeluaran bahan badan produk, produkwaferpembuatan dan pemasangan peranti. Antaranya, pencemaran yang paling serius ialah peringkat pembuatan wafer produk.
Bahan pencemar terutamanya dibahagikan kepada air sisa, sisa gas dan sisa pepejal.
Proses pembuatan cip:
wafer silikonselepas pengisaran luaran - pembersihan - pengoksidaan - rintangan seragam - fotolitografi - pembangunan - goresan - resapan, implantasi ion - pemendapan wap kimia - penggilap mekanikal kimia - metalisasi, dsb.
Air kumbahan
Sebilangan besar air sisa dijana dalam setiap langkah proses pembuatan semikonduktor dan ujian pembungkusan, terutamanya air sisa asid-bes, air sisa yang mengandungi ammonia dan air sisa organik.
1. Air sisa yang mengandungi fluorin:
Asid hidrofluorik menjadi pelarut utama yang digunakan dalam proses pengoksidaan dan etsa kerana sifat pengoksidaan dan menghakisnya. Air sisa yang mengandungi fluorin dalam proses terutamanya berasal daripada proses resapan dan proses penggilap mekanikal kimia dalam proses pembuatan cip. Dalam proses pembersihan wafer silikon dan perkakas yang berkaitan, asid hidroklorik juga digunakan berkali-kali. Semua proses ini dilengkapkan dalam tangki etsa khusus atau peralatan pembersihan, jadi air sisa yang mengandungi fluorin boleh dibuang secara bebas. Mengikut kepekatan, ia boleh dibahagikan kepada air sisa yang mengandungi fluorin berkepekatan tinggi dan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan rendah. Secara amnya, kepekatan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan tinggi boleh mencapai 100-1200 mg/L. Kebanyakan syarikat mengitar semula bahagian air sisa ini untuk proses yang tidak memerlukan kualiti air yang tinggi.
2. Air kumbahan asid-bes:
Hampir setiap proses dalam proses pembuatan litar bersepadu memerlukan cip untuk dibersihkan. Pada masa ini, asid sulfurik dan hidrogen peroksida adalah cecair pembersih yang paling biasa digunakan dalam proses pembuatan litar bersepadu. Pada masa yang sama, reagen asid-bes seperti asid nitrik, asid hidroklorik dan air ammonia juga digunakan.
Air sisa asid-bes proses pembuatan terutamanya berasal daripada proses pembersihan dalam proses pembuatan cip. Dalam proses pembungkusan, cip dirawat dengan larutan asid-bes semasa penyaduran elektro dan analisis kimia. Selepas rawatan, ia perlu dibasuh dengan air tulen untuk menghasilkan air sisa pencuci asid-bes. Selain itu, reagen asid-bes seperti natrium hidroksida dan asid hidroklorik juga digunakan di stesen air tulen untuk menjana semula resin anion dan kation untuk menghasilkan air sisa penjanaan semula asid-bes. Air basuhan ekor juga dihasilkan semasa proses pencucian gas sisa asid-bes. Dalam syarikat pembuatan litar bersepadu, jumlah air sisa asid-bes amat besar.
3. Air sisa organik:
Disebabkan oleh proses pengeluaran yang berbeza, jumlah pelarut organik yang digunakan dalam industri semikonduktor adalah sangat berbeza. Walau bagaimanapun, sebagai agen pembersih, pelarut organik masih digunakan secara meluas dalam pelbagai pautan pembungkusan pembuatan. Sesetengah pelarut menjadi pembuangan air sisa organik.
4. Air sisa lain:
Proses etsa proses pengeluaran semikonduktor akan menggunakan sejumlah besar ammonia, fluorin dan air ketulenan tinggi untuk penyahcemaran, seterusnya menghasilkan pelepasan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan tinggi.
Proses penyaduran elektrik diperlukan dalam proses pembungkusan semikonduktor. Cip perlu dibersihkan selepas penyaduran elektrik, dan air sisa pembersihan penyaduran elektrik akan dihasilkan dalam proses ini. Oleh kerana sesetengah logam digunakan dalam penyaduran elektrik, akan terdapat pelepasan ion logam dalam air sisa pembersihan penyaduran elektrik, seperti plumbum, timah, cakera, zink, aluminium, dll.
Sisa gas
Memandangkan proses semikonduktor mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kebersihan bilik operasi, kipas biasanya digunakan untuk mengekstrak pelbagai jenis gas buangan yang meruap semasa proses tersebut. Oleh itu, pelepasan gas buangan dalam industri semikonduktor dicirikan oleh isipadu ekzos yang besar dan kepekatan pelepasan yang rendah. Pelepasan gas buangan juga kebanyakannya meruap.
Pelepasan gas sisa ini boleh dibahagikan kepada empat kategori: gas berasid, gas alkali, gas sisa organik dan gas toksik.
1. Gas sisa asid-bes:
Gas sisa asid-bes terutamanya berasal daripada resapan,CVD, CMP dan proses etsa, yang menggunakan larutan pembersihan asid-bes untuk membersihkan wafer.
Pada masa ini, pelarut pembersih yang paling biasa digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor ialah campuran hidrogen peroksida dan asid sulfurik.
Gas buangan yang dihasilkan dalam proses ini termasuk gas berasid seperti asid sulfurik, asid hidrofluorik, asid hidroklorik, asid nitrik dan asid fosforik, dan gas beralkali terutamanya ammonia.
2. Gas sisa organik:
Gas sisa organik terutamanya berasal daripada proses seperti fotolitografi, pembangunan, etsa dan resapan. Dalam proses ini, larutan organik (seperti isopropil alkohol) digunakan untuk membersihkan permukaan wafer, dan gas buangan yang dihasilkan oleh volatilisasi adalah salah satu sumber gas sisa organik;
Pada masa yang sama, photoresist (photoresist) yang digunakan dalam proses fotolitografi dan etsa mengandungi pelarut organik yang tidak menentu, seperti butil asetat, yang meruap ke atmosfera semasa proses pemprosesan wafer, yang merupakan satu lagi sumber gas sisa organik.
3. Gas sisa toksik:
Gas sisa toksik terutamanya berasal daripada proses seperti epitaksi kristal, etsa kering dan CVD. Dalam proses ini, pelbagai gas khas ketulenan tinggi digunakan untuk memproses wafer, seperti silikon (SiHj), fosforus (PH3), karbon tetraklorida (CFJ), borana, boron trioksida, dll. Sesetengah gas khas adalah toksik, sesak nafas dan menghakis.
Pada masa yang sama, dalam proses etsa kering dan pembersihan selepas pemendapan wap kimia dalam pembuatan semikonduktor, sejumlah besar gas oksida penuh (PFCS) diperlukan, seperti NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, dll. Sebatian perfluorinasi ini mempunyai penyerapan yang kuat di kawasan cahaya inframerah dan kekal di atmosfera untuk masa yang lama. Mereka secara amnya dianggap sebagai sumber utama kesan rumah hijau global.
4. Gas buangan proses pembungkusan:
Berbanding dengan proses pembuatan semikonduktor, gas buangan yang dihasilkan oleh proses pembungkusan semikonduktor adalah agak mudah, terutamanya gas berasid, resin epoksi dan habuk.
Gas sisa berasid dijana terutamanya dalam proses seperti penyaduran elektrik;
Gas sisa penaik dijana dalam proses penaik selepas menampal dan mengedap produk;
Mesin dadu menjana gas buangan yang mengandungi habuk silikon surih semasa proses pemotongan wafer.
Masalah pencemaran alam sekitar
Bagi masalah pencemaran alam sekitar dalam industri semikonduktor, masalah utama yang perlu diselesaikan ialah:
· Pembebasan besar-besaran pencemar udara dan sebatian organik meruap (VOC) dalam proses fotolitografi;
· Pembebasan sebatian perfluorinated (PFCS) dalam proses etsa plasma dan pemendapan wap kimia;
· Penggunaan tenaga dan air secara besar-besaran dalam pengeluaran dan perlindungan keselamatan pekerja;
· Kitar semula dan pemantauan pencemaran produk sampingan;
· Masalah penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pembungkusan.
Pengeluaran bersih
Teknologi pengeluaran bersih peranti semikonduktor boleh dipertingkatkan dari aspek bahan mentah, proses dan kawalan proses.
Memperbaiki bahan mentah dan tenaga
Pertama, ketulenan bahan perlu dikawal dengan ketat untuk mengurangkan kemasukan kekotoran dan zarah.
Kedua, pelbagai suhu, pengesanan kebocoran, getaran, kejutan elektrik voltan tinggi dan ujian lain perlu dijalankan ke atas komponen masuk atau produk separuh siap sebelum ia dimasukkan ke dalam pengeluaran.
Di samping itu, ketulenan bahan tambahan harus dikawal dengan ketat. Terdapat banyak teknologi yang boleh digunakan untuk pengeluaran tenaga yang bersih.
Mengoptimumkan proses pengeluaran
Industri semikonduktor sendiri berusaha untuk mengurangkan kesannya terhadap alam sekitar melalui penambahbaikan teknologi proses.
Sebagai contoh, pada tahun 1970-an, pelarut organik digunakan terutamanya untuk membersihkan wafer dalam teknologi pembersihan litar bersepadu. Pada tahun 1980-an, larutan asid dan alkali seperti asid sulfurik digunakan untuk membersihkan wafer. Sehingga tahun 1990-an, teknologi pembersihan oksigen plasma telah dibangunkan.
Dari segi pembungkusan, kebanyakan syarikat pada masa ini menggunakan teknologi penyaduran elektrik, yang akan menyebabkan pencemaran logam berat kepada alam sekitar.
Walau bagaimanapun, loji pembungkusan di Shanghai tidak lagi menggunakan teknologi penyaduran elektrik, jadi tiada kesan logam berat terhadap alam sekitar. Ia boleh didapati bahawa industri semikonduktor secara beransur-ansur mengurangkan kesannya terhadap alam sekitar melalui penambahbaikan proses dan penggantian kimia dalam proses pembangunannya sendiri, yang juga mengikuti trend pembangunan global semasa yang menyokong proses dan reka bentuk produk berdasarkan alam sekitar.
Pada masa ini, lebih banyak penambahbaikan proses tempatan sedang dijalankan, termasuk:
·Penggantian dan pengurangan gas PFCS semua-ammonium, seperti menggunakan gas PFC dengan kesan rumah hijau yang rendah untuk menggantikan gas dengan kesan rumah hijau yang tinggi, seperti meningkatkan aliran proses dan mengurangkan jumlah gas PFCS yang digunakan dalam proses;
·Memperbaiki pembersihan berbilang wafer kepada pembersihan wafer tunggal untuk mengurangkan jumlah agen pembersih kimia yang digunakan dalam proses pembersihan.
· Kawalan proses yang ketat:
a. Merealisasikan automasi proses pembuatan, yang dapat merealisasikan pemprosesan yang tepat dan pengeluaran kelompok, dan mengurangkan kadar ralat tinggi operasi manual;
b. Faktor persekitaran proses ultra-bersih, kira-kira 5% atau kurang daripada kehilangan hasil disebabkan oleh manusia dan alam sekitar. Faktor persekitaran proses ultra-bersih terutamanya termasuk kebersihan udara, air ketulenan tinggi, udara termampat, CO2, N2, suhu, kelembapan, dsb. Tahap kebersihan bengkel bersih selalunya diukur dengan bilangan maksimum zarah yang dibenarkan per unit isipadu udara, iaitu kepekatan kiraan zarah;
c. Kuatkan pengesanan, dan pilih perkara utama yang sesuai untuk pengesanan di stesen kerja dengan jumlah sisa yang besar semasa proses pengeluaran.
Mengalu-alukan mana-mana pelanggan dari seluruh dunia untuk melawat kami untuk perbincangan 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
Masa siaran: 13 Ogos 2024