Производството на полупроводникови устройства включва главно дискретни устройства, интегрални схеми и процесите на тяхното опаковане.
Производството на полупроводници може да бъде разделено на три етапа: производство на материал за корпуса на продукта, производство на продуктавафлапроизводство и сглобяване на устройства. Сред тях най-сериозното замърсяване е етапът на производство на пластини.
Замърсителите се разделят основно на отпадъчни води, отпадъчни газове и твърди отпадъци.
Процес на производство на чипове:
Силиконова пластинаслед външно шлайфане - почистване - окисляване - равномерно резист - фотолитография - проявяване - ецване - дифузия, йонна имплантация - химическо отлагане на пари - химико-механично полиране - метализация и др.
Отпадъчни води
Във всеки етап от производството и тестването на опаковки на полупроводници се генерира голямо количество отпадъчни води, главно киселинно-алкални отпадъчни води, отпадъчни води, съдържащи амоняк, и органични отпадъчни води.
1. Отпадъчни води, съдържащи флуор:
Флуороводородната киселина се превръща в основен разтворител, използван в процесите на окисление и ецване, поради своите окислителни и корозивни свойства. Отпадъчните води, съдържащи флуор, в процеса идват главно от дифузионния процес и процеса на химико-механично полиране в процеса на производство на чипове. Солната киселина също се използва многократно в процеса на почистване на силициеви пластини и свързани с тях инструменти. Всички тези процеси се извършват в специални резервоари за ецване или почистващо оборудване, така че отпадъчните води, съдържащи флуор, могат да се изхвърлят независимо. Според концентрацията, те могат да бъдат разделени на отпадъчни води, съдържащи флуор, с висока концентрация, и отпадъчни води, съдържащи амоняк, с ниска концентрация. Обикновено концентрацията на отпадъчни води, съдържащи амоняк с висока концентрация, може да достигне 100-1200 mg/L. Повечето компании рециклират тази част от отпадъчните води за процеси, които не изискват високо качество на водата.
2. Киселинно-алкални отпадъчни води:
Почти всеки процес в производството на интегрални схеми изисква почистване на чипа. В момента сярната киселина и водородният пероксид са най-често използваните почистващи течности в процеса на производство на интегрални схеми. В същото време се използват и киселинно-алкални реагенти като азотна киселина, солна киселина и амонячна вода.
Киселинно-алкалните отпадъчни води от производствения процес идват главно от процеса на почистване в процеса на производство на чипове. В процеса на опаковане чипът се третира с киселинно-алкален разтвор по време на галванопластика и химичен анализ. След третирането е необходимо да се измие с чиста вода, за да се получат киселинно-алкални отпадъчни води за промиване. Освен това, киселинно-алкални реагенти като натриев хидроксид и солна киселина се използват и в станцията за чиста вода за регенериране на анионни и катионни смоли за получаване на киселинно-алкални отпадъчни води от регенерация. Остатъчните отпадъчни води от промиването също се получават по време на процеса на промиване на киселинно-алкални отпадъчни газове. В предприятията за производство на интегрални схеми количеството киселинно-алкални отпадъчни води е особено голямо.
3. Органични отпадъчни води:
Поради различните производствени процеси, количеството органични разтворители, използвани в полупроводниковата индустрия, е много различно. Въпреки това, като почистващи агенти, органичните разтворители все още се използват широко в различни звена на производството на опаковки. Някои разтворители се изхвърлят в отпадъчни води.
4. Други отпадъчни води:
Процесът на ецване в производството на полупроводници ще използва голямо количество амоняк, флуор и вода с висока чистота за обеззаразяване, като по този начин ще генерира изпускане на отпадъчни води с висока концентрация на амоняк.
Процесът на галванопластика е необходим в процеса на опаковане на полупроводници. Чипът трябва да се почисти след галванопластиката и в този процес ще се генерират отпадъчни води от галванопластиката. Тъй като някои метали се използват при галванопластиката, в отпадъчните води от галванопластиката ще има емисии на метални йони, като олово, калай, дискове, цинк, алуминий и др.
Отпадъчни газове
Тъй като полупроводниковият процес има изключително високи изисквания за чистота на операционната зала, обикновено се използват вентилатори за отвеждане на различни видове отпадъчни газове, изпаряващи се по време на процеса. Следователно, емисиите на отпадъчни газове в полупроводниковата индустрия се характеризират с голям обем на отработените газове и ниска концентрация на емисиите. Емисиите на отпадъчни газове също са предимно изпарени.
Тези емисии на отпадъчни газове могат да бъдат разделени основно на четири категории: киселинни газове, алкални газове, органични отпадъчни газове и токсични газове.
1. Киселинно-алкален отпадъчен газ:
Киселинно-алкалните отпадъчни газове се получават главно от дифузия,ССЗ, CMP и процеси на ецване, които използват киселинно-алкален почистващ разтвор за почистване на пластината.
В момента най-често използваният почистващ разтворител в процеса на производство на полупроводници е смес от водороден пероксид и сярна киселина.
Отпадъчният газ, генериран в тези процеси, включва киселинни газове като сярна киселина, флуороводородна киселина, солна киселина, азотна киселина и фосфорна киселина, а алкалният газ е главно амоняк.
2. Органични отпадъчни газове:
Органичните отпадъчни газове се получават главно от процеси като фотолитография, проявяване, ецване и дифузия. В тези процеси органичен разтвор (като изопропилов алкохол) се използва за почистване на повърхността на пластината, а отпадъчният газ, генериран от изпаряването, е един от източниците на органични отпадъчни газове;
В същото време, фоторезистът (фоторезист), използван в процеса на фотолитография и ецване, съдържа летливи органични разтворители, като бутилацетат, които се изпаряват в атмосферата по време на процеса на обработка на пластините, което е друг източник на органични отпадъчни газове.
3. Токсичен отпадъчен газ:
Токсичните отпадъчни газове се отделят главно от процеси като кристална епитаксия, сухо ецване и CVD. В тези процеси за обработка на пластината се използват различни високочисти специални газове, като силиций (SiHj), фосфор (PH3), тетрахлорметан (CFJ), боран, борен триоксид и др. Някои специални газове са токсични, задушаващи и корозивни.
В същото време, при процеса на сухо ецване и почистване след химическо отлагане от пари в производството на полупроводници, е необходимо голямо количество газ с пълен оксид (PFCS), като NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 и др. Тези перфлуорирани съединения имат силно поглъщане в инфрачервената област и се задържат в атмосферата дълго време. Те обикновено се считат за основен източник на глобалния парников ефект.
4. Отпадъчни газове от процеса на опаковане:
В сравнение с процеса на производство на полупроводници, отпадъчният газ, генериран от процеса на опаковане на полупроводници, е сравнително прост, главно киселинен газ, епоксидна смола и прах.
Киселинните отпадъчни газове се генерират главно в процеси като галванопластика;
Отпадъчният газ от печенето се генерира в процеса на печене след залепване и запечатване на продукта;
Машината за нарязване генерира отпадъчен газ, съдържащ следи от силициев прах, по време на процеса на рязане на пластини.
Проблеми със замърсяването на околната среда
Що се отнася до проблемите със замърсяването на околната среда в полупроводниковата индустрия, основните проблеми, които трябва да бъдат решени, са:
· Мащабни емисии на замърсители на въздуха и летливи органични съединения (ЛОС) в процеса на фотолитография;
· Емисия на перфлуорирани съединения (PFCS) при плазмено ецване и процеси на химическо отлагане от газова фаза;
· Мащабно потребление на енергия и вода в производството и защита на безопасността на работниците;
· Рециклиране и мониторинг на замърсяването на страничните продукти;
· Проблеми с използването на опасни химикали в процесите на опаковане.
Чисто производство
Технологията за чисто производство на полупроводникови устройства може да бъде подобрена от гледна точка на суровините, процесите и контрола на процесите.
Подобряване на суровините и енергията
Първо, чистотата на материалите трябва да бъде стриктно контролирана, за да се намали въвеждането на примеси и частици.
Второ, преди пускането им в производство, върху входящите компоненти или полуготови продукти трябва да се извършат различни тестове за температура, откриване на течове, вибрации, токов удар с високо напрежение и други.
Освен това, чистотата на спомагателните материали трябва да бъде стриктно контролирана. Съществуват сравнително много технологии, които могат да се използват за чисто производство на енергия.
Оптимизирайте производствения процес
Самата полупроводникова индустрия се стреми да намали въздействието си върху околната среда чрез подобрения в технологичните процеси.
Например, през 70-те години на миналия век, органичните разтворители са били използвани главно за почистване на пластини в технологията за почистване на интегрални схеми. През 80-те години на миналия век, за почистване на пластини са били използвани киселинни и алкални разтвори, като сярна киселина. До 90-те години на миналия век е разработена технология за плазмено-кислородно почистване.
По отношение на опаковането, повечето компании в момента използват технология за галванично покритие, която ще причини замърсяване на околната среда с тежки метали.
Въпреки това, заводите за опаковане в Шанхай вече не използват технология за галванично покритие, така че няма въздействие на тежките метали върху околната среда. Може да се установи, че полупроводниковата индустрия постепенно намалява въздействието си върху околната среда чрез подобрения на процесите и химическо заместване в собствения си процес на разработка, което също следва настоящата глобална тенденция за развитие, застъпваща се за проектиране на процеси и продукти, основани на околната среда.
В момента се извършват повече подобрения на локалните процеси, включително:
· Заместване и намаляване на изцяло амониевия PFCS газ, като например използване на PFC газ с нисък парников ефект за заместване на газ с висок парников ефект, като например подобряване на технологичния поток и намаляване на количеството PFCS газ, използван в процеса;
·Подобряване на почистването на множество пластини към почистване на единични пластини, за да се намали количеството химически почистващи препарати, използвани в процеса на почистване.
·Строг контрол на процеса:
а. Осъществяване на автоматизация на производствения процес, която може да осъществи прецизна обработка и партидно производство и да намали високия процент на грешки при ръчната работа;
б. Фактори на околната среда при ултрачист процес, около 5% или по-малко от загубата на добив се дължат на хора и околната среда. Факторите на околната среда при ултрачист процес включват главно чистота на въздуха, вода с висока чистота, сгъстен въздух, CO2, N2, температура, влажност и др. Нивото на чистота на чист цех често се измерва с максималния брой частици, разрешени на единица обем въздух, т.е. концентрацията на частици;
в. Засилване на откриването и избор на подходящи ключови точки за откриване на работни места с големи количества отпадъци по време на производствения процес.
Добре дошли на всички клиенти от цял свят да ни посетят за по-нататъшно обсъждане!
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
Време на публикуване: 13 август 2024 г.