Виробництво напівпровідникових пристроїв в основному включає дискретні пристрої, інтегральні схеми та процеси їх упаковки.
Виробництво напівпровідників можна розділити на три етапи: виробництво матеріалу тіла продукту, продуктвафельнийвиготовлення та монтаж приладів. Серед них найсерйознішим забрудненням є стадія виробництва вафель.
Забруднювачі в основному поділяються на стічні води, відпрацьовані гази та тверді відходи.
Процес виготовлення чіпа:
Кремнієва пластинапісля зовнішнього шліфування - очищення - оксидування - однорідний резист - фотолітографія - проявлення - травлення - дифузія, іонна імплантація - хімічне осадження з парової фази - хімічне механічне полірування - металізація тощо.
Стічні води
Велика кількість стічних вод утворюється на кожному етапі процесу виробництва напівпровідників і тестування упаковки, головним чином кислотно-лужні стічні води, стічні води, що містять аміак, і органічні стічні води.
1. Фторовмісні стічні води:
Плавикова кислота стає основним розчинником, який використовується в процесах окислення та травлення, завдяки своїм окислювальним і корозійним властивостям. Фторвмісні стічні води в процесі в основному походять від процесу дифузії та процесу хімічного механічного полірування в процесі виробництва мікросхем. У процесі очищення кремнієвих пластин і пов’язаного з ними посуду також багато разів використовується соляна кислота. Усі ці процеси завершуються у спеціальних резервуарах для травлення або очисному обладнанні, тому фторовмісні стічні води можна скидати незалежно. За концентрацією їх можна розділити на стічні води з високою концентрацією фтору та стічні води з низьким вмістом аміаку. Як правило, концентрація стічних вод з високою концентрацією аміаку може досягати 100-1200 мг/л. Більшість компаній переробляють цю частину стічних вод для процесів, які не вимагають високої якості води.
2. Кислотно-лужні стічні води:
Майже кожен процес у процесі виробництва інтегральної схеми вимагає очищення чіпа. Зараз сірчана кислота та перекис водню є найбільш часто використовуваними очисними рідинами в процесі виробництва інтегральних схем. При цьому також використовують кислотно-основні реагенти, такі як азотна кислота, соляна кислота та аміачна вода.
Кислотно-лужні стічні води виробничого процесу в основному утворюються в процесі очищення в процесі виробництва мікросхем. У процесі пакування чіп обробляється кислотно-лужним розчином під час гальванічного нанесення та хімічного аналізу. Після обробки його необхідно промити чистою водою для отримання кислотно-лужної промивної стічної води. Крім того, кислотно-лужні реагенти, такі як гідроксид натрію та соляна кислота, також використовуються на станції очищення води для регенерації аніонних та катіонних смол для отримання кислотно-лужної регенерації стічних вод. Промивна хвостова вода також утворюється під час кислотно-лужного процесу промивання відпрацьованих газів. У компаніях з виробництва інтегральних схем кількість кислотно-лужних стічних вод особливо велика.
3. Органічні стічні води:
Через різні виробничі процеси кількість органічних розчинників, які використовуються в напівпровідниковій промисловості, дуже різна. Проте органічні розчинники як миючі засоби все ще широко використовуються в різних ланках виробництва упаковки. Деякі розчинники стають органічними стічними водами.
4. Інші стічні води:
Процес травлення в процесі виробництва напівпровідників використовуватиме велику кількість аміаку, фтору та високочистої води для дезактивації, таким чином створюючи скидання стічних вод з високою концентрацією аміаку.
Процес гальванічного покриття необхідний у процесі пакування напівпровідників. Чіп потрібно очистити після гальванічного покриття, і під час цього процесу утворюватимуться стічні води. Оскільки деякі метали використовуються в гальваніці, у стічних водах очищення гальванопластики будуть викиди іонів металів, таких як свинець, олово, диск, цинк, алюміній тощо.
Відпрацьований газ
Оскільки напівпровідниковий процес має надзвичайно високі вимоги до чистоти операційної, вентилятори зазвичай використовуються для видалення різних типів відпрацьованих газів, що випаровуються під час процесу. Таким чином, викиди відпрацьованих газів у напівпровідниковій промисловості характеризуються великим об’ємом викидів і низькою концентрацією викидів. Викиди відпрацьованих газів також переважно випаровуються.
Ці викиди відпрацьованих газів можна в основному розділити на чотири категорії: кислотні гази, лужні гази, органічні відпрацьовані гази та токсичні гази.
1. Кислотно-лужні відпрацьовані гази:
Кислотно-лужні відпрацьовані гази в основному утворюються в результаті дифузії,ССЗ, CMP і процеси травлення, які використовують кислотно-лужний очисний розчин для очищення пластини.
На даний момент найбільш часто використовуваним очисним розчинником у процесі виробництва напівпровідників є суміш перекису водню та сірчаної кислоти.
Відпрацьований газ, що утворюється в цих процесах, включає кислі гази, такі як сірчана кислота, плавикова кислота, соляна кислота, азотна кислота та фосфорна кислота, а лужний газ - це переважно аміак.
2. Органічні відпрацьовані гази:
Органічні відпрацьовані гази в основному утворюються в результаті таких процесів, як фотолітографія, проявлення, травлення та дифузія. У цих процесах органічний розчин (наприклад, ізопропіловий спирт) використовується для очищення поверхні пластини, а відпрацьований газ, що утворюється в результаті випаровування, є одним із джерел органічних відпрацьованих газів;
У той же час фоторезист (фоторезист), який використовується в процесі фотолітографії та травлення, містить летючі органічні розчинники, такі як бутилацетат, який випаровується в атмосферу під час процесу обробки пластин, що є ще одним джерелом органічних відпрацьованих газів.
3. Токсичні відпрацьовані гази:
Токсичні відпрацьовані гази в основному утворюються в результаті таких процесів, як кристалічна епітаксія, сухе травлення та CVD. У цих процесах для обробки пластини використовуються різноманітні спеціальні гази високої чистоти, такі як кремній (SiHj), фосфор (PH3), чотирихлористий вуглець (CFJ), боран, триоксид бору тощо. Деякі спеціальні гази є токсичними, задушливий і їдкий.
Водночас у процесі сухого травлення та очищення після хімічного осадження з парової фази у виробництві напівпровідників потрібна велика кількість повного оксиду (PFCS), такого як NFS, C2F і CR, C3FS, CHF3, SF6 тощо. Ці перфторовані сполуки мають сильне поглинання в інфрачервоній області світла та залишаються в атмосфері протягом тривалого часу. Вони, як правило, вважаються головним джерелом глобального парникового ефекту.
4. Відпрацьований газ процесу упаковки:
У порівнянні з процесом виробництва напівпровідників, відпрацьований газ, що утворюється в процесі пакування напівпровідників, є відносно простим, переважно кислим газом, епоксидною смолою та пилом.
Кислі відпрацьовані гази в основному утворюються в таких процесах, як гальванічне покриття;
Відпрацьований хлібопекарський газ утворюється в процесі випічки після склеювання та запечатування виробів;
Машина для нарізання кубиків утворює відпрацьований газ, що містить сліди кремнієвого пилу під час процесу різання пластин.
Проблеми забруднення навколишнього середовища
Що стосується проблем забруднення навколишнього середовища в напівпровідниковій промисловості, основними проблемами, які необхідно вирішити, є:
· Масштабні викиди забруднювачів повітря та летких органічних сполук (ЛОС) у процесі фотолітографії;
· Викид перфторованих сполук (ПФС) у процесах плазмового травлення та хімічного осадження з газової фази;
· Масштабне споживання енергії та води на виробництві та охорона праці працівників;
· Переробка та моніторинг забруднення побічних продуктів;
· Проблеми використання небезпечних хімічних речовин у процесах пакування.
Чисте виробництво
Технологію чистого виробництва напівпровідникових пристроїв можна вдосконалити з точки зору сировини, процесів і контролю процесу.
Поліпшення сировини та енергії
По-перше, слід суворо контролювати чистоту матеріалів, щоб зменшити введення домішок і часток.
По-друге, різні тести на температуру, виявлення витоків, вібрацію, ураження електричним струмом високої напруги та інші випробування повинні бути проведені на вхідних компонентах або напівфабрикатах перед їх запуском у виробництво.
Крім того, слід суворо контролювати чистоту допоміжних матеріалів. Існує відносно багато технологій, які можна використовувати для чистого виробництва енергії.
Оптимізація виробничого процесу
Сама напівпровідникова промисловість прагне зменшити свій вплив на навколишнє середовище шляхом вдосконалення технології процесу.
Наприклад, у 1970-х роках органічні розчинники в основному використовувалися для очищення пластин у технології очищення інтегральних схем. У 1980-х роках для очищення пластин використовували кислотні та лужні розчини, наприклад сірчану кислоту. До 1990-х років була розроблена плазмова технологія очищення киснем.
Що стосується упаковки, більшість компаній зараз використовують технологію гальванічного покриття, що призведе до забруднення навколишнього середовища важкими металами.
Однак пакувальні заводи в Шанхаї більше не використовують технологію гальванічного покриття, тому немає впливу важких металів на навколишнє середовище. Можна виявити, що напівпровідникова промисловість поступово зменшує свій вплив на навколишнє середовище шляхом удосконалення процесів і заміни хімічних речовин у власному процесі розробки, що також слідує сучасній глобальній тенденції розвитку захисту процесу та дизайну продукту, заснованого на навколишньому середовищі.
На даний момент здійснюється більше локальних удосконалень процесів, зокрема:
·Заміна та скорочення повністю амонійного газу PFCS, наприклад, використання газу PFCs із низьким парниковим ефектом для заміни газу з високим парниковим ефектом, наприклад, покращення потоку процесу та зменшення кількості газу PFCS, який використовується в процесі;
· Удосконалення очищення кількох пластин до очищення однієї пластини, щоб зменшити кількість хімічних засобів для чищення, які використовуються в процесі очищення.
· Суворий контроль процесу:
a. Реалізуйте автоматизацію виробничого процесу, яка може реалізувати точну обробку та серійне виробництво та зменшити високий рівень помилок ручної роботи;
b. Фактори навколишнього середовища надзвичайно чистого процесу, приблизно 5% або менше втрати врожаю спричинено людьми та навколишнім середовищем. Фактори навколишнього середовища надчистого процесу в основному включають чистоту повітря, воду високого ступеня чистоти, стиснене повітря, CO2, N2, температуру, вологість тощо. Рівень чистоти чистого цеху часто вимірюється максимальною кількістю часток, дозволених на одиницю об’єму повітря, тобто концентрація часток;
в. Посилити виявлення та вибрати відповідні ключові точки для виявлення на робочих станціях із великою кількістю відходів під час виробничого процесу.
Ласкаво просимо всіх клієнтів з усього світу відвідати нас для подальшого обговорення!
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
Час публікації: 13 серпня 2024 р