Производство полупроводниковых приборов в основном включает в себя дискретные устройства, интегральные схемы и процессы их упаковки.
Производство полупроводников можно разделить на три этапа: производство материала корпуса продукта, производство продукта.вафляизготовление и сборка устройств. Среди них наиболее серьезным загрязнением является этап изготовления пластин.
Загрязняющие вещества в основном делятся на сточные воды, отходящие газы и твердые отходы.
Процесс изготовления чипа:
Кремниевая пластинапосле наружного шлифования - очистки - оксидирования - равномерного резиста - фотолитографии - проявления - травления - диффузии, ионной имплантации - химического осаждения из паровой фазы - химико-механической полировки - металлизации и т.д.
Сточные воды
На каждом этапе производства полупроводников и испытаний упаковки образуется большое количество сточных вод, в основном кислотно-щелочные сточные воды, аммиакосодержащие сточные воды и органические сточные воды.
1. Фторсодержащие сточные воды:
Плавиковая кислота становится основным растворителем, используемым в процессах окисления и травления, благодаря своим окислительным и коррозионным свойствам. Фторсодержащие сточные воды в основном образуются в процессе диффузии и процесса химико-механической полировки в процессе производства чипов. В процессе очистки кремниевых пластин и сопутствующей посуды много раз также используется соляная кислота. Все эти процессы выполняются в специальных травильных ваннах или очистном оборудовании, поэтому фторсодержащие сточные воды можно сбрасывать самостоятельно. По концентрации их можно разделить на высококонцентрированные фторсодержащие сточные воды и низкоконцентрированные аммиакосодержащие сточные воды. В целом концентрация высококонцентрированных сточных вод, содержащих аммиак, может достигать 100-1200 мг/л. Большинство компаний перерабатывают эту часть сточных вод для процессов, не требующих высокого качества воды.
2. Кислотно-щелочные сточные воды:
Почти каждый процесс производства интегральных схем требует очистки чипа. В настоящее время серная кислота и перекись водорода являются наиболее часто используемыми чистящими жидкостями в процессе производства интегральных схем. При этом применяют также кислотно-основные реагенты, такие как азотная кислота, соляная кислота и аммиачная вода.
Кислотно-щелочные сточные воды производственного процесса в основном поступают из процесса очистки в процессе производства чипов. В процессе упаковки чип обрабатывается кислотно-щелочным раствором при гальванике и химическом анализе. После обработки его необходимо промыть чистой водой для получения кислотно-щелочных промывных сточных вод. Кроме того, на станции чистой воды для регенерации анионных и катионных смол с целью получения сточных вод для кислотно-щелочной регенерации также используются кислотно-основные реагенты, такие как гидроксид натрия и соляная кислота. Промывные отходящие воды также получают в процессе кислотно-щелочной промывки отходящих газов. На предприятиях по производству интегральных микросхем объемы кислотно-щелочных сточных вод особенно велики.
3. Органические сточные воды:
Из-за различных производственных процессов количество органических растворителей, используемых в полупроводниковой промышленности, сильно различается. Однако в качестве чистящих средств органические растворители по-прежнему широко используются на различных звеньях производства упаковки. Некоторые растворители становятся органическими сбросами сточных вод.
4. Прочие сточные воды:
В процессе травления при производстве полупроводников для обеззараживания будет использоваться большое количество аммиака, фтора и воды высокой чистоты, в результате чего образуются сбросы сточных вод, содержащих аммиак, с высокой концентрацией.
Процесс гальванического покрытия необходим в процессе упаковки полупроводников. После гальваники чип необходимо очистить, и в этом процессе образуются сточные воды для очистки гальваники. Поскольку при гальванике используются некоторые металлы, в сточных водах для очистки гальваники будут выделяться ионы металлов, таких как свинец, олово, диск, цинк, алюминий и т. д.
Отходной газ
Поскольку полупроводниковый процесс предъявляет чрезвычайно высокие требования к чистоте операционного помещения, обычно используются вентиляторы для удаления различных видов отходящих газов, улетучивающихся в ходе процесса. Таким образом, выбросы отходящих газов полупроводниковой промышленности характеризуются большим объемом выбросов и низкой концентрацией выбросов. Выбросы отходящих газов также в основном улетучиваются.
Выбросы отходящих газов можно в основном разделить на четыре категории: кислый газ, щелочной газ, органические отходящие газы и токсичный газ.
1. Кислотно-щелочные отходящие газы:
Кислотные отходящие газы в основном возникают в результате диффузии,ССЗ, CMP и процессы травления, в которых для очистки пластины используется кислотно-щелочной чистящий раствор.
В настоящее время наиболее часто используемым чистящим растворителем в процессе производства полупроводников является смесь перекиси водорода и серной кислоты.
Отходящий газ, образующийся в этих процессах, включает кислые газы, такие как серная кислота, плавиковая кислота, соляная кислота, азотная кислота и фосфорная кислота, а щелочной газ представляет собой главным образом аммиак.
2. Органические отходящие газы:
Органические отходящие газы в основном образуются в результате таких процессов, как фотолитография, проявка, травление и диффузия. В этих процессах органический раствор (например, изопропиловый спирт) используется для очистки поверхности пластины, а отходящий газ, образующийся в результате улетучивания, является одним из источников органических отходящих газов;
В то же время фоторезист (фоторезист), используемый в процессе фотолитографии и травления, содержит летучие органические растворители, например бутилацетат, который улетучивается в атмосферу в процессе обработки пластин, что является еще одним источником органических отходов.
3. Токсичные отходящие газы:
Токсичные отходящие газы в основном образуются в результате таких процессов, как кристаллическая эпитаксия, сухое травление и CVD. В этих процессах для обработки пластины используются различные специальные газы высокой чистоты, такие как кремний (SiHj), фосфор (PH3), четыреххлористый углерод (CFJ), боран, триоксид бора и т. д. Некоторые специальные газы токсичны. удушающий и разъедающий.
В то же время в процессе сухого травления и очистки после химического осаждения из паровой фазы при производстве полупроводников требуется большое количество полнооксидного газа (PFCS), такого как NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 и т. д. Эти перфторированные соединения имеют сильное поглощение в области инфракрасного света и длительное время остаются в атмосфере. Их обычно считают основным источником глобального парникового эффекта.
4. Упаковка отходящих газов процесса:
По сравнению с процессом производства полупроводников, отходящие газы, образующиеся в процессе упаковки полупроводников, относительно просты и состоят в основном из кислого газа, эпоксидной смолы и пыли.
Кислые отходящие газы в основном образуются в таких процессах, как гальваника;
Пекарский отходящий газ образуется в процессе выпечки после склеивания и запечатывания изделий;
В процессе резки пластин машина для нарезки кубиками генерирует отходящие газы, содержащие следы кремниевой пыли.
Проблемы загрязнения окружающей среды
Основными проблемами загрязнения окружающей среды в полупроводниковой промышленности являются:
· Крупномасштабные выбросы загрязнителей воздуха и летучих органических соединений (ЛОС) в процессе фотолитографии;
· Выбросы перфторированных соединений (ПФС) в процессах плазменного травления и химического осаждения из паровой фазы;
· Масштабное потребление энергии и воды на производстве и обеспечение безопасности работников;
· Переработка и контроль загрязнения побочных продуктов;
· Проблемы использования опасных химикатов в процессах упаковки.
Чистое производство
Технология чистого производства полупроводниковых приборов может быть улучшена с точки зрения сырья, процессов и управления процессами.
Улучшение сырья и энергии
Во-первых, чистота материалов должна строго контролироваться, чтобы уменьшить попадание примесей и частиц.
Во-вторых, поступающие компоненты или полуфабрикаты перед запуском в производство должны проводиться различные температурные, течеискательные, вибрационные, высоковольтные испытания электрическим током и другие испытания.
Кроме того, должна строго контролироваться чистота вспомогательных материалов. Существует относительно много технологий, которые можно использовать для экологически чистого производства энергии.
Оптимизировать производственный процесс
Сама полупроводниковая промышленность стремится снизить воздействие на окружающую среду за счет совершенствования технологических процессов.
Например, в 1970-х годах органические растворители в основном использовались для очистки пластин в технологии очистки интегральных схем. В 1980-х годах для очистки пластин использовались кислотные и щелочные растворы, такие как серная кислота. До 1990-х годов была разработана технология плазменной очистки кислорода.
Что касается упаковки, большинство компаний в настоящее время используют гальванотехнику, которая приводит к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами.
Однако упаковочные заводы в Шанхае больше не используют гальваническую технологию, поэтому воздействие тяжелых металлов на окружающую среду отсутствует. Можно обнаружить, что полупроводниковая промышленность постепенно снижает свое воздействие на окружающую среду за счет совершенствования процессов и замены химических веществ в своем собственном процессе разработки, что также соответствует текущей глобальной тенденции развития, заключающейся в пропаганде процессов и проектирования продуктов с учетом окружающей среды.
В настоящее время проводятся дополнительные улучшения локальных процессов, в том числе:
·Замена и сокращение полностью аммониевого газа ПФУ, например, использование газа ПФУ с низким парниковым эффектом для замены газа с высоким парниковым эффектом, например, улучшение технологического процесса и уменьшение количества газа ПФУ, используемого в процессе;
·Улучшение очистки нескольких пластин до очистки одной пластины, чтобы уменьшить количество химических чистящих средств, используемых в процессе очистки.
· Строгий контроль процесса:
а. Внедрить автоматизацию производственного процесса, которая позволит реализовать точную обработку и серийное производство, а также снизить высокий уровень ошибок при ручном управлении;
б. Сверхчистый технологический процесс, факторы окружающей среды, около 5% или менее потерь урожая вызваны людьми и окружающей средой. Факторы окружающей среды сверхчистого процесса в основном включают чистоту воздуха, воду высокой чистоты, сжатый воздух, CO2, N2, температуру, влажность и т. д. Уровень чистоты чистого цеха часто измеряется максимальным количеством частиц, разрешенных на единицу объема. воздух, то есть концентрация частиц;
в. Улучшите обнаружение и выберите соответствующие ключевые точки для обнаружения на рабочих станциях с большим количеством отходов во время производственного процесса.
Приглашаем всех клиентов со всего мира посетить нас для дальнейшего обсуждения!
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
Время публикации: 13 августа 2024 г.