Výroba polovodičových zariadení zahŕňa najmä diskrétne zariadenia, integrované obvody a procesy ich balenia.
Výroba polovodičov sa dá rozdeliť do troch etáp: výroba materiálu telesa výrobku, výrobokoblátkavýroba a montáž zariadení. Spomedzi nich je najvážnejším znečistením fáza výroby oblátok produktu.
Znečisťujúce látky sa delia najmä na odpadové vody, odpadové plyny a tuhý odpad.
Proces výroby čipu:
Kremíkový plátokpo vonkajšom brúsení - čistenie - oxidácia - rovnomerný rezist - fotolitografia - vyvolávanie - leptanie - difúzia, implantácia iónov - chemické naparovanie - chemické mechanické leštenie - metalizácia atď.
Odpadová voda
V každom kroku výroby polovodičov a testovania balenia vzniká veľké množstvo odpadovej vody, najmä acidobázickej odpadovej vody, odpadovej vody s obsahom amoniaku a organickej odpadovej vody.
1. Odpadová voda obsahujúca fluór:
Kyselina fluorovodíková sa vďaka svojim oxidačným a korozívnym vlastnostiam stáva hlavným rozpúšťadlom používaným v procesoch oxidácie a leptania. Odpadová voda obsahujúca fluór v procese pochádza hlavne z procesu difúzie a procesu chemického mechanického leštenia v procese výroby čipov. V procese čistenia kremíkových doštičiek a súvisiaceho riadu sa mnohokrát používa aj kyselina chlorovodíková. Všetky tieto procesy sú dokončené vo vyhradených leptacích nádržiach alebo čistiacich zariadeniach, takže odpadové vody obsahujúce fluór môžu byť vypúšťané nezávisle. Podľa koncentrácie ju možno rozdeliť na odpadové vody s vysokou koncentráciou s obsahom fluóru a odpadové vody s nízkou koncentráciou s obsahom amoniaku. Vo všeobecnosti môže koncentrácia odpadovej vody s vysokou koncentráciou amoniaku dosiahnuť 100-1200 mg/l. Väčšina spoločností recykluje túto časť odpadových vôd pre procesy, ktoré nevyžadujú vysokú kvalitu vody.
2. Acidobázická odpadová voda:
Takmer každý proces v procese výroby integrovaného obvodu vyžaduje čistenie čipu. V súčasnosti sú kyselina sírová a peroxid vodíka najbežnejšie používané čistiace kvapaliny v procese výroby integrovaných obvodov. Súčasne sa používajú aj acidobázické činidlá, ako je kyselina dusičná, kyselina chlorovodíková a čpavková voda.
Kyslé a zásadité odpadové vody z výrobného procesu pochádzajú hlavne z procesu čistenia v procese výroby čipov. V procese balenia je čip ošetrený acidobázickým roztokom počas galvanizácie a chemickej analýzy. Po ošetrení je potrebné ho umyť čistou vodou, aby sa vytvorila odpadová voda z acidobázického prania. Okrem toho sa v čistiarni čistej vody na regeneráciu aniónových a katiónových živíc na produkciu odpadových vôd z regenerácie kyslých zásad používajú aj acidobázické činidlá, ako je hydroxid sodný a kyselina chlorovodíková. Pracia koncová voda vzniká aj počas procesu prania acidobázických odpadových plynov. V spoločnostiach vyrábajúcich integrované obvody je množstvo acidobázickej odpadovej vody obzvlášť veľké.
3. Organické odpadové vody:
V dôsledku rôznych výrobných procesov je množstvo organických rozpúšťadiel používaných v polovodičovom priemysle veľmi odlišné. Ako čistiace prostriedky sa však organické rozpúšťadlá stále vo veľkej miere používajú v rôznych spojoch výroby obalov. Niektoré rozpúšťadlá vypúšťajú organické odpadové vody.
4. Ostatné odpadové vody:
Proces leptania v procese výroby polovodičov bude využívať veľké množstvo amoniaku, fluóru a vysoko čistej vody na dekontamináciu, čím sa generuje vypúšťanie odpadových vôd s vysokou koncentráciou amoniaku.
Proces galvanizácie je potrebný v procese balenia polovodičov. Čip je potrebné po galvanickom pokovovaní vyčistiť a pri tomto procese vznikne odpadová voda z čistenia galvanického pokovovania. Keďže niektoré kovy sa používajú pri galvanickom pokovovaní, v odpadovej vode z čistenia galvanického pokovovania budú emisie kovových iónov, ako je olovo, cín, kotúče, zinok, hliník atď.
Odpadový plyn
Keďže polovodičový proces má extrémne vysoké požiadavky na čistotu operačnej sály, na odsávanie rôznych druhov odpadových plynov prchavých počas procesu sa zvyčajne používajú ventilátory. Preto sa emisie odpadových plynov v polovodičovom priemysle vyznačujú veľkým objemom výfukových plynov a nízkou koncentráciou emisií. Emisie odpadových plynov sú tiež hlavne prchavé.
Tieto emisie odpadových plynov možno rozdeliť hlavne do štyroch kategórií: kyslý plyn, alkalický plyn, organický odpadový plyn a toxický plyn.
1. Acidobázický odpadový plyn:
Acidobázický odpadový plyn pochádza hlavne z difúzie,CVD, CMP a procesy leptania, ktoré využívajú na čistenie doštičky acidobázický čistiaci roztok.
V súčasnosti je najbežnejšie používaným čistiacim rozpúšťadlom v procese výroby polovodičov zmes peroxidu vodíka a kyseliny sírovej.
Odpadový plyn vznikajúci pri týchto procesoch zahŕňa kyslé plyny, ako je kyselina sírová, kyselina fluorovodíková, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná a kyselina fosforečná a alkalickým plynom je hlavne amoniak.
2. Organický odpadový plyn:
Organický odpadový plyn pochádza hlavne z procesov, ako je fotolitografia, vyvolávanie, leptanie a difúzia. V týchto procesoch sa na čistenie povrchu plátku používa organický roztok (ako je izopropylalkohol) a odpadový plyn vznikajúci odparovaním je jedným zo zdrojov organického odpadového plynu;
Zároveň fotorezist (fotorezist) používaný v procese fotolitografie a leptania obsahuje prchavé organické rozpúšťadlá, ako je butylacetát, ktorý sa pri procese spracovania plátkov vyparuje do atmosféry, čo je ďalší zdroj organického odpadového plynu.
3. Toxický odpadový plyn:
Toxický odpadový plyn pochádza hlavne z procesov, ako je epitaxia kryštálov, suché leptanie a CVD. V týchto procesoch sa na spracovanie plátku používajú rôzne vysoko čisté špeciálne plyny, ako je kremík (SiHj), fosfor (PH3), tetrachlórmetán (CFJ), borán, oxid boritý atď. Niektoré špeciálne plyny sú toxické, dusivé a žieravé.
Súčasne je v procese suchého leptania a čistenia po chemickom naparovaní pri výrobe polovodičov potrebné veľké množstvo plynu s plným oxidom (PFCS), ako je NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 atď. Tieto perfluórované zlúčeniny majú silnú absorpciu v oblasti infračerveného svetla a zostávajú v atmosfére dlhú dobu. Vo všeobecnosti sú považované za hlavný zdroj globálneho skleníkového efektu.
4. Odpadový plyn z procesu balenia:
V porovnaní s procesom výroby polovodičov je odpadový plyn generovaný procesom balenia polovodičov relatívne jednoduchý, hlavne kyslý plyn, epoxidová živica a prach.
Kyslý odpadový plyn vzniká hlavne pri procesoch, ako je galvanické pokovovanie;
Odpadový plyn z pečenia vzniká v procese pečenia po prilepení a utesnení produktu;
Stroj na kocky generuje odpadový plyn obsahujúci stopy kremíkového prachu počas procesu rezania plátkov.
Problémy znečistenia životného prostredia
Pokiaľ ide o problémy so znečistením životného prostredia v polovodičovom priemysle, hlavné problémy, ktoré je potrebné vyriešiť, sú:
· Rozsiahle emisie látok znečisťujúcich ovzdušie a prchavých organických zlúčenín (VOC) v procese fotolitografie;
· Emisie perfluórovaných zlúčenín (PFCS) v procesoch plazmového leptania a chemického nanášania pár;
· Veľká spotreba energie a vody vo výrobe a ochrana bezpečnosti pracovníkov;
· Recyklácia a monitorovanie znečistenia vedľajších produktov;
· Problémy používania nebezpečných chemikálií v baliacich procesoch.
Čistá výroba
Čistá technológia výroby polovodičových zariadení sa môže zlepšiť z hľadiska surovín, procesov a riadenia procesov.
Zlepšenie surovín a energie
Po prvé, čistota materiálov by sa mala prísne kontrolovať, aby sa znížilo vnášanie nečistôt a častíc.
Po druhé, na vstupných komponentoch alebo polotovaroch by sa pred uvedením do výroby mali vykonať rôzne teplotné testy, detekcia netesností, vibrácie, vysokonapäťový elektrický šok a iné testy.
Okrem toho by sa mala prísne kontrolovať čistota pomocných materiálov. Technológií, ktoré sa dajú použiť na čistú výrobu energie, je pomerne veľa.
Optimalizujte výrobný proces
Samotný polovodičový priemysel sa snaží znižovať svoj vplyv na životné prostredie prostredníctvom zlepšovania procesných technológií.
Napríklad v 70. rokoch sa organické rozpúšťadlá používali hlavne na čistenie doštičiek v technológii čistenia integrovaných obvodov. V osemdesiatych rokoch sa na čistenie plátkov používali roztoky kyselín a zásad, ako napríklad kyselina sírová. Až do 90. rokov 20. storočia bola vyvinutá technológia čistenia plazmovým kyslíkom.
Pokiaľ ide o obaly, väčšina spoločností v súčasnosti používa technológiu galvanického pokovovania, ktorá spôsobí znečistenie životného prostredia ťažkými kovmi.
Baliarne v Šanghaji však už nepoužívajú technológiu galvanického pokovovania, takže nedochádza k žiadnemu vplyvu ťažkých kovov na životné prostredie. Dá sa zistiť, že polovodičový priemysel postupne znižuje svoj vplyv na životné prostredie zlepšovaním procesov a chemickou substitúciou vo vlastnom vývojovom procese, ktorý zároveň sleduje súčasný globálny vývojový trend presadzovania procesného a produktového dizajnu na základe životného prostredia.
V súčasnosti sa vykonáva viac miestnych vylepšení procesov, vrátane:
· Náhrada a redukcia úplne amónneho plynu PFCS, ako je použitie plynu PFC s nízkym skleníkovým efektom na nahradenie plynu s vysokým skleníkovým efektom, ako je zlepšenie toku procesu a zníženie množstva plynu PFCS použitého v procese;
·Zlepšenie čistenia viacerých doštičiek na čistenie jednej doštičky, aby sa znížilo množstvo chemických čistiacich prostriedkov používaných v procese čistenia.
· Prísna kontrola procesu:
a. Realizujte automatizáciu výrobného procesu, ktorá dokáže realizovať presné spracovanie a dávkovú výrobu a znížiť vysokú chybovosť manuálnej prevádzky;
b. Faktory životného prostredia pri ultračistom procese, približne 5 % alebo menej straty výnosu spôsobujú ľudia a životné prostredie. Faktory prostredia ultračistého procesu zahŕňajú najmä čistotu vzduchu, vysokočistú vodu, stlačený vzduch, CO2, N2, teplotu, vlhkosť atď. Úroveň čistoty čistej dielne sa často meria maximálnym povoleným počtom častíc na jednotku objemu vzduch, to znamená koncentrácia častíc;
c. Posilnite detekciu a vyberte vhodné kľúčové body na detekciu na pracovných staniciach s veľkým množstvom odpadu počas výrobného procesu.
Vitajte všetkých zákazníkov z celého sveta, aby nás navštívili na ďalšiu diskusiu!
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
Čas odoslania: 13. augusta 2024