Produksjon av halvlederenheter inkluderer hovedsakelig diskrete enheter, integrerte kretser og deres pakkeprosesser.
Halvlederproduksjon kan deles inn i tre stadier: produksjon av produktkroppsmateriale, produktoblatproduksjon og enhetsmontering. Blant dem er den mest alvorlige forurensningen produksjonsstadiet for produktwafer.
Forurensninger deles hovedsakelig inn i avløpsvann, avfallsgass og fast avfall.
Chip produksjonsprosess:
Silisium waferetter ekstern sliping - rengjøring - oksidasjon - jevn resist - fotolitografi - fremkalling - etsing - diffusjon, ioneimplantasjon - kjemisk dampavsetning - kjemisk mekanisk polering - metallisering, etc.
Avløpsvann
En stor mengde avløpsvann genereres i hvert prosesstrinn av halvlederproduksjon og emballasjetesting, hovedsakelig syrebasert avløpsvann, ammoniakkholdig avløpsvann og organisk avløpsvann.
1. Fluorholdig avløpsvann:
Flussyre blir hovedløsningsmidlet som brukes i oksidasjons- og etseprosesser på grunn av dets oksiderende og korrosive egenskaper. Fluorholdig avløpsvann i prosessen kommer hovedsakelig fra diffusjonsprosessen og kjemisk mekanisk poleringsprosess i sponfremstillingsprosessen. I renseprosessen av silisiumskiver og relaterte redskaper, brukes også saltsyre mange ganger. Alle disse prosessene fullføres i dedikerte etsetanker eller renseutstyr, slik at fluorholdig avløpsvann kan slippes ut uavhengig. I henhold til konsentrasjonen kan det deles inn i høykonsentrasjon fluorholdig avløpsvann og lavkonsentrasjon ammoniakkholdig avløpsvann. Generelt kan konsentrasjonen av høykonsentrasjon ammoniakkholdig avløpsvann nå 100-1200 mg/L. De fleste bedrifter resirkulerer denne delen av avløpsvannet for prosesser som ikke krever høy vannkvalitet.
2. Syrebasert avløpsvann:
Nesten hver prosess i produksjonsprosessen for integrerte kretser krever at brikken renses. For tiden er svovelsyre og hydrogenperoksid de mest brukte rensevæskene i produksjonsprosessen for integrerte kretser. Samtidig brukes også syre-basereagenser som salpetersyre, saltsyre og ammoniakkvann.
Det syrebaserte avløpsvannet fra produksjonsprosessen kommer hovedsakelig fra renseprosessen i chipfremstillingsprosessen. I pakkeprosessen behandles brikken med syre-baseløsning under galvanisering og kjemisk analyse. Etter behandling må det vaskes med rent vann for å produsere syrebasert vaskeavløpsvann. I tillegg brukes syre-basereagenser som natriumhydroksid og saltsyre også i rentvannstasjonen for å regenerere anion- og kationharpikser for å produsere syrebasert regenereringsavløpsvann. Det produseres også vaskehalevann under vaskeprosessen med syrebasert avgass. I integrerte kretsproduksjonsbedrifter er mengden syrebasert avløpsvann spesielt stor.
3. Organisk avløpsvann:
På grunn av ulike produksjonsprosesser er mengden organiske løsemidler som brukes i halvlederindustrien svært forskjellig. Men som rengjøringsmidler er organiske løsemidler fortsatt mye brukt i ulike ledd i produksjon av emballasje. Noen løsemidler blir til organisk avløpsvann.
4. Annet avløpsvann:
Etseprosessen i halvlederproduksjonsprosessen vil bruke en stor mengde ammoniakk, fluor og vann med høy renhet for dekontaminering, og derved generere høykonsentrasjon av ammoniakkholdig avløpsvann.
Elektropletteringsprosessen er nødvendig i halvlederemballasjeprosessen. Brikken må rengjøres etter galvanisering, og galvaniseringsrensende avløpsvann vil genereres i denne prosessen. Siden noen metaller brukes i galvanisering, vil det være utslipp av metallioner i galvaniseringsrensing av avløpsvann, slik som bly, tinn, skive, sink, aluminium, etc.
Spillgass
Siden halvlederprosessen har ekstremt høye krav til renslighet i operasjonsrommet, brukes vanligvis vifter til å trekke ut ulike typer avgasser som fordampes under prosessen. Derfor er avgassutslippene i halvlederindustrien preget av stort eksosvolum og lav utslippskonsentrasjon. Avgassutslipp er også hovedsakelig fordampet.
Disse avgassutslippene kan i hovedsak deles inn i fire kategorier: sur gass, alkalisk gass, organisk avgass og giftig gass.
1. Syrebasert avgass:
Syrebasert avgass kommer hovedsakelig fra diffusjon,CVD, CMP og etseprosesser, som bruker syrebasert rengjøringsløsning for å rense waferen.
For tiden er det mest brukte rengjøringsmiddelet i halvlederproduksjonsprosessen en blanding av hydrogenperoksid og svovelsyre.
Avgassen som genereres i disse prosessene inkluderer sure gasser som svovelsyre, flussyre, saltsyre, salpetersyre og fosforsyre, og den alkaliske gassen er hovedsakelig ammoniakk.
2. Organisk avgass:
Organisk avgass kommer hovedsakelig fra prosesser som fotolitografi, fremkalling, etsing og diffusjon. I disse prosessene brukes organisk oppløsning (som isopropylalkohol) for å rense overflaten av skiven, og avgassen som genereres ved fordampning er en av kildene til organisk avgass;
Samtidig inneholder fotoresisten (fotoresisten) som brukes i prosessen med fotolitografi og etsing, flyktige organiske løsningsmidler, som butylacetat, som fordamper til atmosfæren under prosesseringsprosessen for wafer, som er en annen kilde til organisk avfallsgass.
3. Giftig avgass:
Giftig avgass kommer hovedsakelig fra prosesser som krystallepitaksi, tørretsing og CVD. I disse prosessene brukes en rekke spesialgasser med høy renhet for å behandle waferen, som silisium (SiHj), fosfor (PH3), karbontetraklorid (CFJ), boran, bortrioksid osv. Noen spesielle gasser er giftige, kvelende og etsende.
Samtidig er det nødvendig med en stor mengde fulloksidgass (PFCS), som NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, i tørretsings- og rengjøringsprosessen etter kjemisk dampavsetning i halvlederproduksjon. Disse perfluorerte forbindelsene har sterk absorpsjon i det infrarøde lysområdet og oppholder seg lenge i atmosfæren. De anses generelt for å være hovedkilden til den globale drivhuseffekten.
4. Avfallsgass fra emballasjeprosessen:
Sammenlignet med halvlederproduksjonsprosessen er avgassen som genereres av halvlederemballasjeprosessen relativt enkel, hovedsakelig sur gass, epoksyharpiks og støv.
Sur avgass genereres hovedsakelig i prosesser som galvanisering;
Bakeavfallsgass genereres i prosessen med baking etter produktliming og forsegling;
Terningsmaskinen genererer avfallsgass som inneholder spor av silisiumstøv under kutteprosessen for wafer.
Miljøforurensningsproblemer
For miljøforurensningsproblemene i halvlederindustrien er hovedproblemene som må løses:
· Storskala utslipp av luftforurensninger og flyktige organiske forbindelser (VOC) i fotolitografiprosessen;
· Emisjon av perfluorerte forbindelser (PFCS) i plasmaetsing og kjemiske dampavsetningsprosesser;
· Storskala forbruk av energi og vann i produksjon og sikkerhetsbeskyttelse av arbeidere;
· Resirkulering og forurensningsovervåking av biprodukter;
· Problemer med bruk av farlige kjemikalier i emballasjeprosesser.
Ren produksjon
Ren produksjonsteknologi for halvlederenheter kan forbedres fra aspektene av råvarer, prosesser og prosesskontroll.
Forbedring av råvarer og energi
For det første bør renheten til materialer kontrolleres strengt for å redusere innføringen av urenheter og partikler.
For det andre bør ulike temperatur-, lekkasjedeteksjon, vibrasjoner, høyspent elektrisk støt og andre tester utføres på innkommende komponenter eller halvfabrikata før de settes i produksjon.
I tillegg bør renheten til hjelpematerialer kontrolleres strengt. Det er relativt mange teknologier som kan brukes til ren produksjon av energi.
Optimalisere produksjonsprosessen
Halvlederindustrien streber selv etter å redusere sin påvirkning på miljøet gjennom prosessteknologiske forbedringer.
For eksempel, på 1970-tallet, ble organiske løsemidler hovedsakelig brukt til å rense wafere i den integrerte kretsrenseteknologien. På 1980-tallet ble syre- og alkaliløsninger som svovelsyre brukt til å rense wafere. Frem til 1990-tallet ble plasma oksygenrenseteknologi utviklet.
Når det gjelder emballasje, bruker de fleste bedrifter for tiden galvaniseringsteknologi, som vil forårsake tungmetallforurensning til miljøet.
Emballasjeanlegg i Shanghai bruker imidlertid ikke lenger galvaniseringsteknologi, så det er ingen påvirkning av tungmetaller på miljøet. Det kan oppdages at halvlederindustrien gradvis reduserer sin påvirkning på miljøet gjennom prosessforbedringer og kjemisk substitusjon i sin egen utviklingsprosess, som også følger den nåværende globale utviklingstrenden med å gå inn for prosess- og produktdesign basert på miljøet.
For tiden gjennomføres flere lokale prosessforbedringer, inkludert:
·Erstatning og reduksjon av ammonium-PFCS-gass, for eksempel bruk av PFC-gass med lav drivhuseffekt for å erstatte gass med høy drivhuseffekt, for eksempel å forbedre prosessflyten og redusere mengden PFCS-gass som brukes i prosessen;
·Forbedring av rengjøring med flere skiver til rengjøring med én skive for å redusere mengden kjemiske rengjøringsmidler som brukes i renseprosessen.
·Streng prosesskontroll:
en. Realiser automatisering av produksjonsprosessen, som kan realisere presis prosessering og batchproduksjon, og redusere den høye feilraten ved manuell drift;
b. Ultra-rene prosessmiljøfaktorer, omtrent 5% eller mindre av utbyttetapet er forårsaket av mennesker og miljø. Ultrarene prosessmiljøfaktorer inkluderer hovedsakelig luftrenslighet, høyrent vann, trykkluft, CO2, N2, temperatur, fuktighet osv. Renslighetsnivået til et rent verksted måles ofte ved maksimalt antall partikler tillatt per volumenhet av luft, det vil si partikkeltallkonsentrasjon;
c. Styrk deteksjonen, og velg passende nøkkelpunkter for deteksjon på arbeidsstasjoner med store mengder avfall under produksjonsprosessen.
Velkommen alle kunder fra hele verden til å besøke oss for en videre diskusjon!
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
Innleggstid: 13. august 2024