Produktion av halvledarenheter omfattar huvudsakligen diskreta enheter, integrerade kretsar och deras förpackningsprocesser.
Halvledarproduktion kan delas in i tre steg: produktion av produktkroppsmaterial, produktråntillverkning och montering av enheter. Bland dem är den allvarligaste föroreningen tillverkningsstadiet för produktens wafer.
Föroreningar delas huvudsakligen in i avloppsvatten, avfallsgas och fast avfall.
Chiptillverkningsprocess:
Silikonwaferefter extern slipning - rengöring - oxidation - enhetlig resist - fotolitografi - framkallning - etsning - diffusion, jonimplantation - kemisk ångavsättning - kemisk mekanisk polering - metallisering, etc.
Avloppsvatten
En stor mängd avloppsvatten genereras i varje processsteg av halvledartillverkning och förpackningstestning, främst syrabaserat avloppsvatten, ammoniakhaltigt avloppsvatten och organiskt avloppsvatten.
1. Fluorinnehållande avloppsvatten:
Fluorvätesyra blir det huvudsakliga lösningsmedlet som används i oxidations- och etsningsprocesser på grund av dess oxiderande och korrosiva egenskaper. Fluorhaltigt avloppsvatten i processen kommer huvudsakligen från diffusionsprocessen och kemisk mekanisk polering i spåntillverkningsprocessen. I rengöringsprocessen av kiselwafers och relaterade redskap används också saltsyra många gånger. Alla dessa processer slutförs i dedikerade etsningstankar eller rengöringsutrustning, så fluorhaltigt avloppsvatten kan släppas ut oberoende. Enligt koncentrationen kan den delas upp i högkoncentrerat fluorhaltigt avloppsvatten och lågkoncentrerat ammoniakhaltigt avloppsvatten. I allmänhet kan koncentrationen av högkoncentrerat ammoniakhaltigt avloppsvatten nå 100-1200 mg/L. De flesta företag återvinner denna del av avloppsvattnet för processer som inte kräver hög vattenkvalitet.
2. Syrabaserat avloppsvatten:
Nästan varje process i tillverkningsprocessen för integrerade kretsar kräver att chippet rengörs. För närvarande är svavelsyra och väteperoxid de vanligaste rengöringsvätskorna i tillverkningsprocessen för integrerade kretsar. Samtidigt används också syra-basreagens som salpetersyra, saltsyra och ammoniakvatten.
Det syrabaserade avloppsvattnet från tillverkningsprocessen kommer huvudsakligen från reningsprocessen i spåntillverkningsprocessen. I förpackningsprocessen behandlas chipet med syra-baslösning under galvanisering och kemisk analys. Efter behandlingen måste den tvättas med rent vatten för att producera syrabaserat tvättavloppsvatten. Dessutom används syrabasreagens som natriumhydroxid och saltsyra i renvattenstationen för att regenerera anjon- och katjonhartser för att producera syrabaserat regenereringsavloppsvatten. Tvättsvansvatten produceras också under den syrabaserade rökgastvättprocessen. I företag som tillverkar integrerade kretsar är mängden syrabaserat avloppsvatten särskilt stor.
3. Organiskt avloppsvatten:
På grund av olika produktionsprocesser är mängden organiska lösningsmedel som används i halvledarindustrin mycket olika. Men som rengöringsmedel används organiska lösningsmedel fortfarande i stor utsträckning i olika länkar för tillverkning av förpackningar. Vissa lösningsmedel blir organiskt avloppsvatten.
4. Annat avloppsvatten:
Etsningsprocessen i halvledarproduktionsprocessen kommer att använda en stor mängd ammoniak, fluor och högrent vatten för dekontaminering, vilket genererar högkoncentrerat ammoniakinnehållande avloppsvatten.
Elektropläteringsprocessen krävs i halvledarförpackningsprocessen. Chipet måste rengöras efter galvanisering, och galvaniseringsrengöringsvatten kommer att genereras i denna process. Eftersom vissa metaller används vid elektroplätering, kommer det att finnas metalljonemissioner i galvaniseringsrengöringsvattnet, såsom bly, tenn, skiva, zink, aluminium, etc.
Spillgas
Eftersom halvledarprocessen har extremt höga krav på renligheten i operationssalen, används vanligtvis fläktar för att utvinna olika typer av avgaser som förångas under processen. Därför kännetecknas avgasutsläppen i halvledarindustrin av stor avgasvolym och låg utsläppskoncentration. Avgasutsläppen förångas också huvudsakligen.
Dessa rökgasutsläpp kan huvudsakligen delas in i fyra kategorier: sur gas, alkalisk gas, organisk avgas och giftig gas.
1. Syrabaserad avfallsgas:
Syrabaserad avgas kommer huvudsakligen från diffusion,CVD, CMP och etsningsprocesser, som använder syrabaserad rengöringslösning för att rengöra wafern.
För närvarande är det vanligaste rengöringslösningsmedlet i halvledartillverkningsprocessen en blandning av väteperoxid och svavelsyra.
Avgasen som genereras i dessa processer inkluderar sura gaser som svavelsyra, fluorvätesyra, saltsyra, salpetersyra och fosforsyra, och den alkaliska gasen är huvudsakligen ammoniak.
2. Organisk avfallsgas:
Organisk avfallsgas kommer främst från processer som fotolitografi, framkallning, etsning och diffusion. I dessa processer används organisk lösning (såsom isopropylalkohol) för att rengöra ytan på skivan, och avfallsgasen som genereras genom förångning är en av källorna till organisk avfallsgas;
Samtidigt innehåller fotoresisten (fotoresisten) som används i processen för fotolitografi och etsning flyktiga organiska lösningsmedel, såsom butylacetat, som förångas till atmosfären under processen för waferbearbetning, vilket är en annan källa till organisk avfallsgas.
3. Giftig avfallsgas:
Giftig avfallsgas kommer främst från processer som kristallepitaxi, torretsning och CVD. I dessa processer används en mängd olika högrena specialgaser för att bearbeta skivan, såsom kisel (SiHj), fosfor (PH3), koltetraklorid (CFJ), boran, bortrioxid, etc. Vissa specialgaser är giftiga, kvävande och frätande.
Samtidigt krävs en stor mängd fulloxidgas (PFCS), som NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, i torretsnings- och rengöringsprocessen efter kemisk ångavsättning i halvledartillverkning. Dessa perfluorerade föreningar har stark absorption i det infraröda ljusområdet och stannar länge i atmosfären. De anses allmänt vara huvudkällan till den globala växthuseffekten.
4. Förpackningsprocess avfallsgas:
Jämfört med halvledartillverkningsprocessen är avfallsgasen som genereras av halvledarförpackningsprocessen relativt enkel, huvudsakligen sur gas, epoxiharts och damm.
Sur avfallsgas genereras huvudsakligen i processer som elektroplätering;
Avfallsgas från bakning genereras i processen för bakning efter att produkten klistras in och försluts;
Tärningsmaskinen genererar spillgas som innehåller spår av kiseldamm under skivskärningsprocessen.
Miljöföroreningsproblem
För miljöföroreningsproblemen i halvledarindustrin är de huvudsakliga problemen som måste lösas:
· Storskaliga utsläpp av luftföroreningar och flyktiga organiska föreningar (VOC) i fotolitografiprocessen;
· Emission av perfluorerade föreningar (PFCS) vid plasmaetsning och kemiska ångavsättningsprocesser;
· Storskalig förbrukning av energi och vatten vid produktion och säkerhetsskydd för arbetare;
· Återvinning och föroreningsövervakning av biprodukter;
· Problem med att använda farliga kemikalier i förpackningsprocesser.
Ren produktion
Ren produktionsteknik för halvledarenheter kan förbättras från aspekterna av råvaror, processer och processkontroll.
Förbättra råvaror och energi
För det första bör materialens renhet kontrolleras strikt för att minska införandet av föroreningar och partiklar.
För det andra bör olika temperatur-, läckagedetektering, vibrationer, högspänningselektrisk stöt och andra tester utföras på inkommande komponenter eller halvfabrikat innan de sätts i produktion.
Dessutom bör renheten hos hjälpmaterial kontrolleras strikt. Det finns relativt många tekniker som kan användas för ren produktion av energi.
Optimera produktionsprocessen
Halvledarindustrin strävar själv efter att minska sin påverkan på miljön genom processtekniska förbättringar.
Till exempel, på 1970-talet användes organiska lösningsmedel främst för att rengöra wafers i den integrerade kretsrengöringstekniken. På 1980-talet användes sura och alkaliska lösningar som svavelsyra för att rengöra wafers. Fram till 1990-talet utvecklades plasmasyrereningstekniken.
När det gäller förpackningar använder de flesta företag för närvarande elektroplätering, vilket kommer att orsaka tungmetallföroreningar i miljön.
Emellertid använder förpackningsfabriker i Shanghai inte längre galvaniseringsteknik, så det finns ingen påverkan av tungmetaller på miljön. Det kan konstateras att halvledarindustrin gradvis minskar sin påverkan på miljön genom processförbättringar och kemisk substitution i sin egen utvecklingsprocess, som också följer den nuvarande globala utvecklingstrenden att förespråka process- och produktdesign baserad på miljön.
För närvarande genomförs fler lokala processförbättringar, inklusive:
·Ersättning och minskning av PFCS-gas helt ammonium, såsom att använda PFC-gas med låg växthuseffekt för att ersätta gas med hög växthuseffekt, såsom att förbättra processflödet och minska mängden PFCS-gas som används i processen;
· Förbättring av rengöring av flera skivor till rengöring av enkelskivor för att minska mängden kemiska rengöringsmedel som används i rengöringsprocessen.
· Strikt processkontroll:
a. Realisera automatisering av tillverkningsprocessen, som kan realisera exakt bearbetning och batchproduktion, och minska den höga felfrekvensen för manuell drift;
b. Ultrarena processmiljöfaktorer, cirka 5% eller mindre av avkastningsförlusten orsakas av människor och miljö. Ultraren processmiljöfaktorer inkluderar främst luftrenhet, högrent vatten, tryckluft, CO2, N2, temperatur, fuktighet etc. Renhetsnivån i en ren verkstad mäts ofta som det maximala antalet partiklar som tillåts per volymenhet av luft, det vill säga partikelantalkoncentration;
c. Förstärk detektionen och välj lämpliga nyckelpunkter för detektering på arbetsstationer med stora mängder avfall under produktionsprocessen.
Välkommen alla kunder från hela världen att besöka oss för en vidare diskussion!
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
Posttid: 2024-aug-13