Proizvodnja polprevodniških naprav vključuje predvsem diskretne naprave, integrirana vezja in postopke njihovega pakiranja.
Proizvodnjo polprevodnikov lahko razdelimo na tri stopnje: proizvodnja materiala telesa izdelka, izdelekoblatizdelava in montaža naprav. Med njimi je najhujše onesnaženje faza izdelave rezin.
Onesnaževala delimo predvsem na odpadne vode, odpadne pline in trdne odpadke.
Postopek izdelave čipov:
Silikonska rezinapo zunanjem brušenju - čiščenju - oksidaciji - enakomerni rezist - fotolitografiji - razvijanju - jedkanju - difuziji, ionski implantaciji - kemičnemu naparjevanju - kemično mehanskemu poliranju - metalizaciji itd.
Odpadne vode
V vsakem koraku postopka proizvodnje polprevodnikov in preskušanja embalaže nastane velika količina odpadne vode, predvsem kislinsko-bazične odpadne vode, odpadne vode, ki vsebujejo amoniak, in organske odpadne vode.
1. Odpadne vode, ki vsebujejo fluor:
Fluorovodikova kislina zaradi svojih oksidativnih in jedkih lastnosti postane glavno topilo, ki se uporablja v postopkih oksidacije in jedkanja. Odpadna voda, ki vsebuje fluor, v procesu v glavnem izvira iz procesa difuzije in postopka kemičnega mehanskega poliranja v procesu izdelave čipov. V procesu čiščenja silicijevih rezin in sorodnih pripomočkov se večkrat uporablja tudi klorovodikova kislina. Vsi ti procesi se zaključijo v namenskih rezervoarjih za jedkanje ali čistilni opremi, tako da se lahko odpadne vode, ki vsebujejo fluor, odvajajo neodvisno. Glede na koncentracijo jo lahko razdelimo na odpadno vodo z visoko koncentracijo, ki vsebuje fluor, in odpadno vodo z nizko koncentracijo, ki vsebuje amoniak. Na splošno lahko koncentracija odpadne vode z visoko koncentracijo amoniaka doseže 100-1200 mg/L. Večina podjetij ta del odpadne vode reciklira za procese, ki ne zahtevajo visoke kakovosti vode.
2. Kislinsko-bazična odpadna voda:
Skoraj vsak postopek v procesu izdelave integriranega vezja zahteva čiščenje čipa. Trenutno sta žveplova kislina in vodikov peroksid najpogosteje uporabljeni čistilni tekočini v procesu izdelave integriranih vezij. Istočasno se uporabljajo tudi kislinsko-bazični reagenti, kot so dušikova kislina, klorovodikova kislina in amonijakova voda.
Kislinsko-bazična odpadna voda iz proizvodnega procesa v glavnem izvira iz postopka čiščenja v procesu izdelave čipov. V procesu pakiranja je čip med galvanizacijo in kemično analizo obdelan s kislinsko-bazično raztopino. Po obdelavi ga je treba sprati s čisto vodo, da nastane kislinsko-bazična pralna odpadna voda. Poleg tega se v postaji za čisto vodo uporabljajo tudi kislinsko-bazični reagenti, kot sta natrijev hidroksid in klorovodikova kislina, za regeneracijo anionskih in kationskih smol za proizvodnjo kislinsko-bazične regeneracijske odpadne vode. Med postopkom kislinsko-bazičnega pranja odpadnih plinov nastane tudi odpadna voda pri pranju. V podjetjih za proizvodnjo integriranih vezij je količina kislinsko-bazične odpadne vode še posebej velika.
3. Organska odpadna voda:
Zaradi različnih proizvodnih procesov je količina organskih topil, ki se uporabljajo v industriji polprevodnikov, zelo različna. Kot čistilna sredstva pa se organska topila še vedno pogosto uporabljajo v različnih členih proizvodnje embalaže. Nekatera topila postanejo organske odpadne vode.
4. Druge odpadne vode:
Postopek jedkanja proizvodnega procesa polprevodnikov bo za dekontaminacijo uporabil veliko količino amoniaka, fluora in vode visoke čistosti, kar bo povzročilo izpust odpadne vode z visoko koncentracijo amoniaka.
Postopek galvanizacije je potreben v procesu pakiranja polprevodnikov. Po galvanizaciji je treba čip očistiti, pri tem pa bo nastala odpadna voda čiščenja pri galvanizaciji. Ker se nekatere kovine uporabljajo pri galvanizaciji, bodo v čistilni odpadni vodi pri galvanizaciji prihajale do emisij kovinskih ionov, kot so svinec, kositer, disk, cink, aluminij itd.
Odpadni plin
Ker ima polprevodniški proces izjemno visoke zahteve glede čistoče operacijske sobe, se običajno uporabljajo ventilatorji za odvajanje različnih vrst odpadnih plinov, ki izhlapevajo med procesom. Zato je za emisije odpadnih plinov v industriji polprevodnikov značilna velika prostornina izpušnih plinov in nizka koncentracija emisij. Emisije odpadnih plinov so tudi večinoma izhlapene.
Te emisije odpadnih plinov lahko v glavnem razdelimo v štiri kategorije: kisle pline, alkalne pline, organske odpadne pline in strupene pline.
1. Kislinsko bazični odpadni plin:
Kislinsko-bazični odpadni plini večinoma izvirajo iz difuzije,KVB, CMP in postopki jedkanja, ki za čiščenje rezine uporabljajo kislinsko-bazično čistilno raztopino.
Trenutno je najpogosteje uporabljeno čistilno topilo v procesu izdelave polprevodnikov mešanica vodikovega peroksida in žveplove kisline.
Odpadni plin, ki nastane pri teh procesih, vključuje kisle pline, kot so žveplova kislina, fluorovodikova kislina, klorovodikova kislina, dušikova kislina in fosforjeva kislina, alkalni plin pa je predvsem amoniak.
2. Organski odpadni plin:
Organski odpadni plini izvirajo predvsem iz procesov, kot so fotolitografija, razvijanje, jedkanje in difuzija. V teh postopkih se organska raztopina (kot je izopropilni alkohol) uporablja za čiščenje površine rezine, odpadni plin, ki nastane pri izhlapevanju, pa je eden od virov organskih odpadnih plinov;
Hkrati fotorezist (fotorrezist), ki se uporablja v procesu fotolitografije in jedkanja, vsebuje hlapna organska topila, kot je butil acetat, ki med procesom obdelave rezin izhlapi v ozračje, kar je še en vir organskih odpadnih plinov.
3. Strupeni odpadni plin:
Strupeni odpadni plini izvirajo predvsem iz postopkov, kot so kristalna epitaksija, suho jedkanje in CVD. V teh procesih se za obdelavo rezin uporabljajo različni posebni plini visoke čistosti, kot so silicij (SiHj), fosfor (PH3), ogljikov tetraklorid (CFJ), boran, borov trioksid itd. Nekateri posebni plini so strupeni, zadušljivo in jedko.
Hkrati je v postopku suhega jedkanja in čiščenja po kemičnem naparjevanju v proizvodnji polprevodnikov potrebna velika količina polnega oksida (PFCS), kot so NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 itd. Te perfluorirane spojine imajo močno absorpcijo v območju infrardeče svetlobe in ostanejo v ozračju dolgo časa. Na splošno veljajo za glavni vir globalnega učinka tople grede.
4. Odpadni plin iz procesa pakiranja:
V primerjavi s postopkom izdelave polprevodnikov so odpadni plini, ki nastanejo pri pakiranju polprevodnikov, razmeroma preprosti, večinoma kisli plin, epoksi smola in prah.
Kisli odpadni plini nastajajo predvsem v procesih, kot je galvanizacija;
Pekovski odpadni plin nastaja v procesu peke po lepljenju in tesnjenju izdelkov;
Stroj za rezanje na kocke ustvarja odpadni plin, ki vsebuje sledove silicijevega prahu med postopkom rezanja rezin.
Problemi onesnaževanja okolja
Pri problemih onesnaževanja okolja v industriji polprevodnikov so glavni problemi, ki jih je treba rešiti:
· Obsežne emisije onesnaževal zraka in hlapnih organskih spojin (VOC) v procesu fotolitografije;
· Emisija perfluoriranih spojin (PFCS) v postopkih plazemskega jedkanja in kemičnega naparjevanja;
· velika poraba energije in vode v proizvodnji in varnost delavcev;
· Recikliranje in spremljanje onesnaženosti stranskih proizvodov;
· Problemi uporabe nevarnih kemikalij v procesih pakiranja.
Čista proizvodnja
Tehnologijo čiste proizvodnje polprevodniških naprav je mogoče izboljšati z vidika surovin, procesov in nadzora procesov.
Izboljšanje surovin in energije
Prvič, čistost materialov je treba strogo nadzorovati, da se zmanjša vnos nečistoč in delcev.
Drugič, na vhodnih komponentah ali polizdelkih je treba opraviti različne preskuse temperature, odkrivanja puščanja, vibracij, visokonapetostnega električnega udara in druge, preden jih damo v proizvodnjo.
Poleg tega je treba strogo nadzorovati čistost pomožnih materialov. Obstaja relativno veliko tehnologij, ki jih je mogoče uporabiti za čisto proizvodnjo energije.
Optimizirajte proizvodni proces
Sama industrija polprevodnikov si prizadeva zmanjšati vpliv na okolje z izboljšavami procesne tehnologije.
Na primer, v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so se organska topila uporabljala predvsem za čiščenje rezin v tehnologiji čiščenja integriranih vezij. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so za čiščenje rezin uporabljali raztopine kislin in alkalij, kot je žveplova kislina. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila razvita tehnologija čiščenja s kisikom v plazmi.
Kar zadeva embalažo, večina podjetij trenutno uporablja tehnologijo galvanizacije, ki bo povzročila onesnaženje okolja s težkimi kovinami.
Vendar pakirnice v Šanghaju ne uporabljajo več tehnologije galvanizacije, zato ni vpliva težkih kovin na okolje. Ugotovimo lahko, da polprevodniška industrija postopoma zmanjšuje svoj vpliv na okolje z izboljšavami procesov in kemijsko substitucijo v lastnem razvojnem procesu, ki sledi tudi aktualnemu svetovnemu razvojnemu trendu zagovarjanja okoljsko usmerjenega oblikovanja procesov in izdelkov.
Trenutno se izvaja več izboljšav lokalnih procesov, vključno z:
· Zamenjava in zmanjšanje vsebnosti amonijevega plina PFCS, kot je uporaba plina PFC z nizkim učinkom tople grede za nadomestitev plina z močnim učinkom tople grede, kot je izboljšanje pretoka procesa in zmanjšanje količine plina PFCS, uporabljenega v procesu;
· Izboljšanje čiščenja več rezin v čiščenje ene rezine za zmanjšanje količine kemičnih čistilnih sredstev, ki se uporabljajo v procesu čiščenja.
· Stroga kontrola procesa:
a. Uresničite avtomatizacijo proizvodnega procesa, ki lahko uresniči natančno obdelavo in serijsko proizvodnjo ter zmanjša visoko stopnjo napak pri ročnem delovanju;
b. Okoljski dejavniki izjemno čistega procesa, približno 5 % ali manj izgube pridelka povzročijo ljudje in okolje. Okoljski dejavniki izjemno čistega procesa vključujejo predvsem čistost zraka, visoko čisto vodo, stisnjen zrak, CO2, N2, temperaturo, vlažnost itd. Stopnja čistosti čiste delavnice se pogosto meri z največjim dovoljenim številom delcev na enoto prostornine zrak, to je koncentracija števila delcev;
c. Okrepite zaznavanje in izberite ustrezne ključne točke za zaznavanje na delovnih postajah z velikimi količinami odpadkov med proizvodnim procesom.
Dobrodošli vse stranke z vsega sveta, da nas obiščejo za nadaljnjo razpravo!
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 objave: 13. avgusta 2024