Sản xuất thiết bị bán dẫn chủ yếu bao gồm các thiết bị rời rạc, mạch tích hợp và quy trình đóng gói chúng.
Sản xuất chất bán dẫn có thể được chia thành ba giai đoạn: sản xuất vật liệu thân sản phẩm, sản xuất sản phẩmbánh xốpsản xuất và lắp ráp thiết bị. Trong đó, ô nhiễm nghiêm trọng nhất là khâu sản xuất wafer sản phẩm.
Các chất ô nhiễm chủ yếu được chia thành nước thải, khí thải và chất thải rắn.
Quy trình sản xuất chíp:
Tấm siliconsau khi mài bên ngoài - làm sạch - oxy hóa - chống đồng đều - quang khắc - phát triển - khắc - khuếch tán, cấy ion - lắng đọng hơi hóa học - đánh bóng cơ học hóa học - kim loại hóa, v.v.
Nước thải
Một lượng lớn nước thải được tạo ra trong từng bước quy trình sản xuất chất bán dẫn và thử nghiệm đóng gói, chủ yếu là nước thải axit-bazơ, nước thải chứa amoniac và nước thải hữu cơ.
1. Nước thải chứa Flo:
Axit flohydric trở thành dung môi chính được sử dụng trong quá trình oxy hóa và ăn mòn do đặc tính oxy hóa và ăn mòn của nó. Nước thải chứa Flo trong quá trình này chủ yếu đến từ quá trình khuếch tán và quá trình đánh bóng cơ học hóa học trong quá trình sản xuất chip. Trong quá trình làm sạch tấm silicon và các đồ dùng liên quan, axit clohydric cũng được sử dụng nhiều lần. Tất cả các quy trình này được hoàn thành trong bể khắc chuyên dụng hoặc thiết bị làm sạch, do đó nước thải chứa flo có thể được thải ra một cách độc lập. Theo nồng độ, nó có thể được chia thành nước thải chứa flo nồng độ cao và nước thải chứa amoniac nồng độ thấp. Thông thường, nồng độ nước thải chứa amoniac nồng độ cao có thể đạt tới 100-1200 mg/L. Hầu hết các công ty đều tái chế phần nước thải này cho các quy trình không yêu cầu chất lượng nước cao.
2. Nước thải axit-bazơ:
Hầu như mọi quy trình trong quy trình sản xuất mạch tích hợp đều yêu cầu chip phải được làm sạch. Hiện nay, axit sulfuric và hydro peroxide là những chất lỏng làm sạch được sử dụng phổ biến nhất trong quy trình sản xuất mạch tích hợp. Đồng thời, các thuốc thử axit-bazơ như axit nitric, axit clohydric và nước amoniac cũng được sử dụng.
Nước thải axit-bazơ của quá trình sản xuất chủ yếu phát sinh từ quá trình làm sạch trong quá trình sản xuất chip. Trong quá trình đóng gói, chip được xử lý bằng dung dịch axit-bazơ trong quá trình mạ điện và phân tích hóa học. Sau khi xử lý cần được rửa bằng nước tinh khiết để tạo ra nước thải rửa axit-bazơ. Ngoài ra, các thuốc thử axit-bazơ như natri hydroxit và axit clohydric cũng được sử dụng trong trạm nước tinh khiết để tái sinh nhựa anion và cation để tạo ra nước thải tái sinh axit-bazơ. Nước rửa đuôi cũng được tạo ra trong quá trình rửa khí thải axit-bazơ. Tại các công ty sản xuất mạch tích hợp, lượng nước thải axit-bazơ đặc biệt lớn.
3. Nước thải hữu cơ:
Do quy trình sản xuất khác nhau nên lượng dung môi hữu cơ được sử dụng trong ngành bán dẫn rất khác nhau. Tuy nhiên, với vai trò là chất tẩy rửa, dung môi hữu cơ vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều khâu sản xuất bao bì. Một số dung môi trở thành nước thải hữu cơ.
4. Nước thải khác:
Quá trình ăn mòn của quy trình sản xuất chất bán dẫn sẽ sử dụng một lượng lớn amoniac, flo và nước có độ tinh khiết cao để khử nhiễm, từ đó tạo ra nước thải có chứa amoniac nồng độ cao.
Quá trình mạ điện là cần thiết trong quá trình đóng gói chất bán dẫn. Con chip cần được làm sạch sau khi mạ điện và nước thải làm sạch mạ điện sẽ được tạo ra trong quá trình này. Do một số kim loại được sử dụng trong mạ điện nên sẽ có phát thải ion kim loại trong nước thải làm sạch mạ điện, chẳng hạn như chì, thiếc, đĩa, kẽm, nhôm, v.v.
Khí thải
Do quy trình bán dẫn có yêu cầu cực kỳ cao về độ sạch của phòng mổ nên quạt thường được sử dụng để tách các loại khí thải khác nhau bay hơi trong quá trình này. Do đó, phát thải khí thải trong ngành bán dẫn có đặc điểm là thể tích khí thải lớn và nồng độ phát thải thấp. Khí thải khí thải cũng chủ yếu bị bay hơi.
Những phát thải khí thải này có thể chủ yếu được chia thành bốn loại: khí axit, khí kiềm, khí thải hữu cơ và khí độc.
1. Khí thải axit-bazơ:
Khí thải axit-bazơ chủ yếu sinh ra từ quá trình khuếch tán,CVD, CMP và các quy trình khắc, sử dụng dung dịch làm sạch axit-bazơ để làm sạch tấm bán dẫn.
Hiện nay, dung môi làm sạch được sử dụng phổ biến nhất trong quy trình sản xuất chất bán dẫn là hỗn hợp hydro peroxide và axit sulfuric.
Khí thải được tạo ra trong các quá trình này bao gồm các khí có tính axit như axit sulfuric, axit hydrofluoric, axit clohydric, axit nitric và axit photphoric, và khí kiềm chủ yếu là amoniac.
2. Khí thải hữu cơ:
Khí thải hữu cơ chủ yếu đến từ các quá trình như quang khắc, phát triển, ăn mòn và khuếch tán. Trong các quy trình này, dung dịch hữu cơ (như cồn isopropyl) được sử dụng để làm sạch bề mặt của tấm bán dẫn và khí thải sinh ra do bay hơi là một trong những nguồn tạo ra khí thải hữu cơ;
Đồng thời, chất quang dẫn (photoresist) được sử dụng trong quá trình quang khắc và khắc có chứa các dung môi hữu cơ dễ bay hơi, chẳng hạn như butyl axetat, bay hơi vào khí quyển trong quá trình xử lý wafer, đây là một nguồn khí thải hữu cơ khác.
3. Khí thải độc hại:
Khí thải độc hại chủ yếu đến từ các quá trình như epit Wax tinh thể, khắc khô và CVD. Trong các quy trình này, nhiều loại khí đặc biệt có độ tinh khiết cao được sử dụng để xử lý tấm bán dẫn, chẳng hạn như silicon (SiHj), phốt pho (PH3), carbon tetrachloride (CFJ), boran, boron trioxide, v.v. Một số loại khí đặc biệt độc hại, ngạt thở và ăn mòn.
Đồng thời, trong quá trình ăn mòn và làm sạch khô sau khi lắng đọng hơi hóa học trong sản xuất chất bán dẫn, cần một lượng lớn khí oxit hoàn toàn (PFCS), như NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, v.v. Các hợp chất perfluorin hóa này có khả năng hấp thụ mạnh vùng ánh sáng hồng ngoại và tồn tại lâu trong khí quyển. Chúng thường được coi là nguồn chính gây ra hiệu ứng nhà kính toàn cầu.
4. Quy trình đóng gói khí thải:
So với quy trình sản xuất chất bán dẫn, khí thải do quy trình đóng gói bán dẫn tạo ra tương đối đơn giản, chủ yếu là khí axit, nhựa epoxy và bụi.
Khí thải có tính axit chủ yếu được tạo ra trong các quá trình như mạ điện;
Khí thải nướng được tạo ra trong quá trình nướng sau khi dán và niêm phong sản phẩm;
Máy thái tạo ra khí thải có chứa bụi silicon trong quá trình cắt wafer.
Vấn đề ô nhiễm môi trường
Đối với vấn đề ô nhiễm môi trường trong ngành bán dẫn, các vấn đề chính cần giải quyết là:
· Phát thải quy mô lớn các chất gây ô nhiễm không khí và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong quá trình quang khắc;
· Phát thải các hợp chất perfluorinated (PFCS) trong quá trình ăn mòn plasma và lắng đọng hơi hóa chất;
· Tiêu thụ năng lượng, nước ở quy mô lớn trong sản xuất và bảo vệ an toàn cho người lao động;
· Tái chế và giám sát ô nhiễm các sản phẩm phụ;
· Vấn đề sử dụng hóa chất độc hại trong quá trình đóng gói.
Sản xuất sạch
Công nghệ sản xuất sạch thiết bị bán dẫn có thể được cải tiến từ các khía cạnh nguyên liệu thô, quy trình và kiểm soát quy trình.
Cải thiện nguyên liệu và năng lượng
Đầu tiên, độ tinh khiết của vật liệu phải được kiểm soát chặt chẽ để giảm sự xâm nhập của tạp chất và hạt.
Thứ hai, các thử nghiệm khác nhau về nhiệt độ, phát hiện rò rỉ, độ rung, điện áp cao và các thử nghiệm khác phải được thực hiện trên các bộ phận đầu vào hoặc bán thành phẩm trước khi chúng được đưa vào sản xuất.
Ngoài ra, độ tinh khiết của vật liệu phụ trợ cần được kiểm soát chặt chẽ. Có tương đối nhiều công nghệ có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng sạch.
Tối ưu hóa quy trình sản xuất
Bản thân ngành công nghiệp bán dẫn cố gắng giảm tác động đến môi trường thông qua cải tiến công nghệ xử lý.
Ví dụ, vào những năm 1970, dung môi hữu cơ chủ yếu được sử dụng để làm sạch các tấm bán dẫn trong công nghệ làm sạch mạch tích hợp. Vào những năm 1980, các dung dịch axit và kiềm như axit sulfuric được sử dụng để làm sạch tấm bán dẫn. Cho đến những năm 1990, công nghệ làm sạch bằng oxy plasma đã được phát triển.
Về bao bì, hiện nay hầu hết các công ty đều sử dụng công nghệ mạ điện sẽ gây ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường.
Tuy nhiên, các nhà máy đóng gói ở Thượng Hải không còn sử dụng công nghệ mạ điện nên không gây tác động của kim loại nặng tới môi trường. Có thể thấy rằng ngành công nghiệp bán dẫn đang dần giảm tác động đến môi trường thông qua cải tiến quy trình và thay thế hóa chất trong quá trình phát triển của chính mình, điều này cũng theo xu hướng phát triển toàn cầu hiện nay là ủng hộ quy trình và thiết kế sản phẩm dựa trên môi trường.
Hiện tại, nhiều cải tiến quy trình cục bộ đang được thực hiện, bao gồm:
·Thay thế và giảm lượng khí PFCS toàn amoni, chẳng hạn như sử dụng khí PFC có hiệu ứng nhà kính thấp để thay thế khí có hiệu ứng nhà kính cao, chẳng hạn như cải thiện dòng chảy quy trình và giảm lượng khí PFCS sử dụng trong quy trình;
·Cải thiện việc làm sạch nhiều tấm wafer thành làm sạch một tấm wafer để giảm lượng chất tẩy rửa hóa học được sử dụng trong quá trình làm sạch.
·Kiểm soát quy trình chặt chẽ:
Một. Thực hiện tự động hóa quy trình sản xuất, có thể thực hiện xử lý chính xác và sản xuất hàng loạt, đồng thời giảm tỷ lệ lỗi cao khi vận hành thủ công;
b. Các yếu tố môi trường của quy trình siêu sạch, khoảng 5% hoặc ít hơn tổn thất năng suất là do con người và môi trường gây ra. Các yếu tố môi trường của quy trình siêu sạch chủ yếu bao gồm độ sạch của không khí, nước có độ tinh khiết cao, khí nén, CO2, N2, nhiệt độ, độ ẩm, v.v. Mức độ sạch của một xưởng sạch thường được đo bằng số lượng hạt tối đa cho phép trên một đơn vị thể tích không khí, nghĩa là nồng độ số lượng hạt;
c. Tăng cường phát hiện, lựa chọn các trọng điểm phù hợp để phát hiện tại các vị trí có lượng chất thải lớn trong quá trình sản xuất.
Chào mừng bất kỳ khách hàng nào từ khắp nơi trên thế giới đến thăm chúng tôi để thảo luận thêm!
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
Thời gian đăng: 13-08-2024