De productie van halfgeleiderapparaten omvat voornamelijk discrete apparaten, geïntegreerde schakelingen en hun verpakkingsprocessen.
De productie van halfgeleiders kan in drie fasen worden verdeeld: productie van product, lichaamsmateriaal, productwafeltjeproductie en assemblage van apparaten. De ernstigste vervuiling is de productiefase van productwafels.
Verontreinigende stoffen worden hoofdzakelijk onderverdeeld in afvalwater, afgas en vast afval.
Chip productieproces:
Silicium wafeltjena uitwendig slijpen - reinigen - oxidatie - uniforme resist - fotolithografie - ontwikkeling - etsen - diffusie, ionenimplantatie - chemische dampafzetting - chemisch-mechanisch polijsten - metallisatie, enz.
Afvalwater
Bij elke processtap van de productie van halfgeleiders en het testen van verpakkingen wordt een grote hoeveelheid afvalwater gegenereerd, voornamelijk zuur-base afvalwater, ammoniakhoudend afvalwater en organisch afvalwater.
1. Fluorhoudend afvalwater:
Fluorwaterstofzuur wordt het belangrijkste oplosmiddel dat wordt gebruikt bij oxidatie- en etsprocessen vanwege de oxiderende en corrosieve eigenschappen ervan. Het fluorhoudende afvalwater in het proces is voornamelijk afkomstig van het diffusieproces en het chemisch-mechanische polijstproces in het chipproductieproces. Bij het reinigingsproces van siliciumwafels en aanverwant keukengerei wordt ook veelvuldig zoutzuur gebruikt. Al deze processen worden uitgevoerd in speciale etstanks of reinigingsapparatuur, zodat fluorhoudend afvalwater zelfstandig kan worden geloosd. Afhankelijk van de concentratie kan het worden onderverdeeld in fluorhoudend afvalwater met een hoge concentratie en ammoniakhoudend afvalwater met een lage concentratie. Over het algemeen kan de concentratie van ammoniakhoudend afvalwater met een hoge concentratie 100-1200 mg/l bereiken. De meeste bedrijven recyclen dit deel van het afvalwater voor processen waarvoor geen hoge waterkwaliteit vereist is.
2. Afvalwater op zuurbasis:
Bijna elk proces in het productieproces van geïntegreerde schakelingen vereist dat de chip wordt gereinigd. Momenteel zijn zwavelzuur en waterstofperoxide de meest gebruikte reinigingsvloeistoffen in het productieproces van geïntegreerde schakelingen. Tegelijkertijd worden ook zuur-base-reagentia zoals salpeterzuur, zoutzuur en ammoniakwater gebruikt.
Het zuur-base afvalwater van het productieproces is voornamelijk afkomstig van het reinigingsproces in het chipproductieproces. Tijdens het verpakkingsproces wordt de chip behandeld met een zuur-base-oplossing tijdens galvaniseren en chemische analyse. Na de behandeling moet het worden gewassen met zuiver water om zuur-base wasafvalwater te produceren. Bovendien worden in het zuiverwaterstation ook zuur-base-reagentia zoals natriumhydroxide en zoutzuur gebruikt om anion- en kationharsen te regenereren om zuur-base-regeneratieafvalwater te produceren. Tijdens het zuur-base-afvalgaswasproces wordt ook waswater geproduceerd. In bedrijven die geïntegreerde circuits produceren is de hoeveelheid zuur-base afvalwater bijzonder groot.
3. Organisch afvalwater:
Als gevolg van verschillende productieprocessen is de hoeveelheid organische oplosmiddelen die in de halfgeleiderindustrie wordt gebruikt heel verschillend. Als reinigingsmiddelen worden organische oplosmiddelen echter nog steeds veel gebruikt in verschillende schakels van de productie van verpakkingen. Sommige oplosmiddelen worden organische afvalwaterlozingen.
4. Overig afvalwater:
Bij het etsproces van het halfgeleiderproductieproces wordt voor de decontaminatie een grote hoeveelheid ammoniak, fluor en zeer zuiver water gebruikt, waardoor een hoge concentratie ammoniakhoudend afvalwater ontstaat.
Het galvaniseerproces is vereist in het halfgeleiderverpakkingsproces. De chip moet na het galvaniseren worden gereinigd en bij dit proces zal bij het galvaniseren reinigingsafvalwater worden gegenereerd. Omdat sommige metalen worden gebruikt bij het galvaniseren, zullen er metaalionenemissies optreden in het afvalwater van het galvaniseren, zoals lood, tin, schijf, zink, aluminium, enz.
Afvalgas
Omdat het halfgeleiderproces extreem hoge eisen stelt aan de netheid van de operatiekamer, worden meestal ventilatoren gebruikt om verschillende soorten afvalgassen af te zuigen die tijdens het proces vervluchtigen. Daarom worden de afgasemissies in de halfgeleiderindustrie gekenmerkt door een groot uitlaatgasvolume en een lage emissieconcentratie. Ook de uitstoot van afvalgassen is grotendeels vervluchtigd.
Deze afgasemissies kunnen grofweg worden onderverdeeld in vier categorieën: zuur gas, alkalisch gas, organisch afgas en giftig gas.
1. Afgas op zuurbasis:
Zuur-base-afvalgas is voornamelijk afkomstig van diffusie,CVD, CMP- en etsprocessen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een zuur-base reinigingsoplossing om de wafer schoon te maken.
Momenteel is het meest gebruikte reinigingsoplosmiddel bij het productieproces van halfgeleiders een mengsel van waterstofperoxide en zwavelzuur.
Het afvalgas dat bij deze processen wordt gegenereerd, omvat zure gassen zoals zwavelzuur, fluorwaterstofzuur, zoutzuur, salpeterzuur en fosforzuur, en het alkalische gas is voornamelijk ammoniak.
2. Organisch afvalgas:
Organisch afvalgas is voornamelijk afkomstig van processen zoals fotolithografie, ontwikkeling, etsen en diffusie. Bij deze processen wordt een organische oplossing (zoals isopropylalcohol) gebruikt om het oppervlak van de wafel schoon te maken, en het door vervluchtiging gegenereerde afvalgas is een van de bronnen van organisch afvalgas;
Tegelijkertijd bevat de fotoresist (fotoresist) die wordt gebruikt bij het fotolithografie- en etsproces vluchtige organische oplosmiddelen, zoals butylacetaat, dat tijdens het wafelverwerkingsproces in de atmosfeer vervluchtigt, wat een andere bron van organisch afvalgas is.
3. Giftig afvalgas:
Giftig afvalgas is voornamelijk afkomstig van processen zoals kristalepitaxie, droog etsen en CVD. Bij deze processen wordt een verscheidenheid aan zeer zuivere speciale gassen gebruikt om de wafer te verwerken, zoals silicium (SiHj), fosfor (PH3), tetrachloorkoolstof (CFJ), boraan, boortrioxide, enz. Sommige speciale gassen zijn giftig, verstikkend en bijtend.
Tegelijkertijd is bij het droge ets- en reinigingsproces na chemische dampafzetting bij de productie van halfgeleiders een grote hoeveelheid volledig oxide (PFCS) gas vereist, zoals NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, enz. Deze geperfluoreerde verbindingen hebben een sterke absorptie in het infraroodlichtgebied en blijven lange tijd in de atmosfeer. Ze worden algemeen beschouwd als de belangrijkste bron van het mondiale broeikaseffect.
4. Afgas van het verpakkingsproces:
Vergeleken met het productieproces van halfgeleiders is het afvalgas dat wordt gegenereerd door het verpakkingsproces van halfgeleiders relatief eenvoudig, voornamelijk zuur gas, epoxyhars en stof.
Zuur afvalgas wordt voornamelijk gegenereerd bij processen zoals galvaniseren;
Bakafvalgas ontstaat tijdens het bakken na het plakken en afdichten van het product;
De snijmachine genereert afvalgas dat sporen van siliciumstof bevat tijdens het snijproces van de wafels.
Problemen met milieuvervuiling
Wat de milieuvervuilingsproblemen in de halfgeleiderindustrie betreft, zijn de belangrijkste problemen die moeten worden opgelost:
· Grootschalige emissie van luchtverontreinigende stoffen en vluchtige organische stoffen (VOC's) tijdens het fotolithografieproces;
· Emissie van perfluorverbindingen (PFCS) bij plasma-etsen en chemische dampafzettingsprocessen;
· Grootschalig verbruik van energie en water bij de productie en de bescherming van de veiligheid van werknemers;
· Recycling en monitoring van de vervuiling van bijproducten;
· Problemen bij het gebruik van gevaarlijke chemicaliën in verpakkingsprocessen.
Schone productie
De schone productietechnologie van halfgeleiderapparaten kan worden verbeterd vanuit de aspecten van grondstoffen, processen en procescontrole.
Verbetering van grondstoffen en energie
Ten eerste moet de zuiverheid van materialen strikt worden gecontroleerd om de introductie van onzuiverheden en deeltjes te verminderen.
Ten tweede moeten er verschillende temperatuur-, lekdetectie-, trillings-, hoogspannings-elektrische schokken en andere tests worden uitgevoerd op de binnenkomende componenten of halffabrikaten voordat ze in productie worden genomen.
Bovendien moet de zuiverheid van hulpmaterialen strikt worden gecontroleerd. Er zijn relatief veel technologieën die gebruikt kunnen worden voor een schone energieproductie.
Optimaliseer het productieproces
De halfgeleiderindustrie streeft er zelf naar om de impact op het milieu te verminderen door middel van verbeteringen in de procestechnologie.
In de jaren zeventig werden organische oplosmiddelen bijvoorbeeld voornamelijk gebruikt om wafers te reinigen in de reinigingstechnologie voor geïntegreerde schakelingen. In de jaren tachtig werden zure en alkalische oplossingen zoals zwavelzuur gebruikt om wafels schoon te maken. Tot de jaren negentig werd plasma-zuurstofreinigingstechnologie ontwikkeld.
Op het gebied van verpakkingen maken de meeste bedrijven momenteel gebruik van galvanisatietechnologie, die vervuiling door zware metalen in het milieu zal veroorzaken.
Verpakkingsfabrieken in Shanghai maken echter geen gebruik meer van galvaniseertechnologie, dus er is geen impact van zware metalen op het milieu. Er kan worden vastgesteld dat de halfgeleiderindustrie geleidelijk haar impact op het milieu vermindert door procesverbeteringen en chemische vervanging in haar eigen ontwikkelingsproces, dat ook de huidige mondiale ontwikkelingstrend volgt van het bepleiten van proces- en productontwerp op basis van het milieu.
Momenteel worden er meer lokale procesverbeteringen uitgevoerd, waaronder:
· Vervanging en vermindering van volledig ammonium-PFCS-gas, zoals het gebruik van PFCS-gas met een laag broeikaseffect ter vervanging van gas met een hoog broeikaseffect, zoals het verbeteren van de processtroom en het verminderen van de hoeveelheid PFCS-gas die in het proces wordt gebruikt;
· Verbetering van de reiniging van meerdere wafels naar reiniging van één wafel om de hoeveelheid chemische reinigingsmiddelen die bij het reinigingsproces worden gebruikt, te verminderen.
·Strikte procescontrole:
A. Realiseer automatisering van het productieproces, waardoor nauwkeurige verwerking en batchproductie kan worden gerealiseerd en het hoge foutenpercentage van handmatige bediening kan worden verminderd;
B. Ultra-schone procesomgevingsfactoren, ongeveer 5% of minder van het opbrengstverlies wordt veroorzaakt door mens en milieu. Omgevingsfactoren voor ultraschone processen omvatten voornamelijk luchtreinheid, zeer zuiver water, perslucht, CO2, N2, temperatuur, vochtigheid, enz. Het reinheidsniveau van een schone werkplaats wordt vaak gemeten aan de hand van het maximaal toegestane aantal deeltjes per volume-eenheid. lucht, dat wil zeggen de concentratie van het aantal deeltjes;
C. Versterk de detectie en selecteer geschikte sleutelpunten voor detectie op werkplekken met grote hoeveelheden afval tijdens het productieproces.
Welkom alle klanten van over de hele wereld om ons te bezoeken voor een verdere discussie!
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
Posttijd: 13 augustus 2024