La producció de dispositius semiconductors inclou principalment dispositius discrets, circuits integrats i els seus processos d'encapsulament.
La producció de semiconductors es pot dividir en tres etapes: producció del material del cos del producte, producció del producteobliafabricació i muntatge de dispositius. Entre ells, la contaminació més greu és l'etapa de fabricació de les oblies del producte.
Els contaminants es divideixen principalment en aigües residuals, gasos residuals i residus sòlids.
Procés de fabricació de xips:
Oblia de silicidesprés de rectificat extern - neteja - oxidació - resistència uniforme - fotolitografia - revelat - gravat - difusió, implantació iònica - deposició química de vapor - polit químic-mecànic - metal·lització, etc.
Aigües residuals
En cada pas del procés de fabricació de semiconductors i proves d'envasos es genera una gran quantitat d'aigües residuals, principalment aigües residuals àcid-base, aigües residuals que contenen amoníac i aigües residuals orgàniques.
1. Aigües residuals que contenen fluor:
L'àcid fluorhídric esdevé el principal dissolvent utilitzat en els processos d'oxidació i gravat a causa de les seves propietats oxidants i corrosives. Les aigües residuals que contenen fluor en el procés provenen principalment del procés de difusió i del procés de poliment químic-mecànic en el procés de fabricació de xips. En el procés de neteja de les oblies de silici i els estris relacionats, l'àcid clorhídric també s'utilitza moltes vegades. Tots aquests processos es completen en tancs de gravat dedicats o equips de neteja, de manera que les aigües residuals que contenen fluor es poden descarregar independentment. Segons la concentració, es pot dividir en aigües residuals que contenen fluor d'alta concentració i aigües residuals que contenen amoníac de baixa concentració. Generalment, la concentració d'aigües residuals que contenen amoníac d'alta concentració pot arribar als 100-1200 mg/L. La majoria de les empreses reciclen aquesta part de les aigües residuals per a processos que no requereixen una alta qualitat de l'aigua.
2. Aigües residuals àcid-base:
Gairebé tots els processos de fabricació de circuits integrats requereixen la neteja del xip. Actualment, l'àcid sulfúric i el peròxid d'hidrogen són els fluids de neteja més utilitzats en el procés de fabricació de circuits integrats. Al mateix temps, també s'utilitzen reactius àcid-base com l'àcid nítric, l'àcid clorhídric i l'aigua amb amoníac.
Les aigües residuals àcid-base del procés de fabricació provenen principalment del procés de neteja en el procés de fabricació de xips. En el procés d'envasament, el xip es tracta amb una solució àcid-base durant la galvanoplàstia i l'anàlisi química. Després del tractament, s'ha de rentar amb aigua pura per produir aigües residuals de rentat àcid-base. A més, a l'estació d'aigua pura també s'utilitzen reactius àcid-base com l'hidròxid de sodi i l'àcid clorhídric per regenerar resines d'anions i cations per produir aigües residuals de regeneració àcid-base. L'aigua de rentat de cua també es produeix durant el procés de rentat de gasos residuals àcid-base. A les empreses de fabricació de circuits integrats, la quantitat d'aigües residuals àcid-base és particularment gran.
3. Aigües residuals orgàniques:
A causa dels diferents processos de producció, la quantitat de dissolvents orgànics utilitzats a la indústria dels semiconductors és molt diferent. Tanmateix, com a agents de neteja, els dissolvents orgànics encara s'utilitzen àmpliament en diversos àmbits de la fabricació d'envasos. Alguns dissolvents es converteixen en aigües residuals orgàniques.
4. Altres aigües residuals:
El procés de gravat del procés de producció de semiconductors utilitzarà una gran quantitat d'amoníac, fluor i aigua d'alta puresa per a la descontaminació, generant així una descàrrega d'aigües residuals amb alta concentració d'amoníac.
El procés de galvanoplàstia és necessari en el procés d'envasament de semiconductors. Cal netejar el xip després de la galvanoplàstia, i en aquest procés es generaran aigües residuals de neteja de galvanoplàstia. Com que alguns metalls s'utilitzen en la galvanoplàstia, hi haurà emissions d'ions metàl·lics a les aigües residuals de neteja de galvanoplàstia, com ara plom, estany, disc, zinc, alumini, etc.
gas residual
Com que el procés dels semiconductors té uns requisits extremadament alts pel que fa a la neteja de la sala d'operacions, se solen utilitzar ventiladors per extreure diversos tipus de gasos residuals volatilitzats durant el procés. Per tant, les emissions de gasos residuals de la indústria dels semiconductors es caracteritzen per un gran volum d'escapament i una baixa concentració d'emissions. Les emissions de gasos residuals també es volatilitzen principalment.
Aquestes emissions de gasos residuals es poden dividir principalment en quatre categories: gasos àcids, gasos alcalins, gasos residuals orgànics i gasos tòxics.
1. Gas residual àcid-base:
El gas residual àcid-base prové principalment de la difusió,CVD, CMP i processos de gravat, que utilitzen una solució de neteja àcid-base per netejar l'oblea.
Actualment, el dissolvent de neteja més utilitzat en el procés de fabricació de semiconductors és una barreja de peròxid d'hidrogen i àcid sulfúric.
Els gasos residuals generats en aquests processos inclouen gasos àcids com l'àcid sulfúric, l'àcid fluorhídric, l'àcid clorhídric, l'àcid nítric i l'àcid fosfòric, i el gas alcalí és principalment amoníac.
2. Gas residual orgànic:
Els gasos residuals orgànics provenen principalment de processos com la fotolitografia, el revelat, el gravat i la difusió. En aquests processos, s'utilitza una solució orgànica (com ara l'alcohol isopropílic) per netejar la superfície de l'oblea, i els gasos residuals generats per la volatilització són una de les fonts de gasos residuals orgànics;
Al mateix temps, la fotoresistència (fotorresistent) utilitzada en el procés de fotolitografia i gravat conté dissolvents orgànics volàtils, com l'acetat de butil, que es volatilitza a l'atmosfera durant el procés de processament de les oblies, que és una altra font de gas residual orgànic.
3. Gas residual tòxic:
Els gasos residuals tòxics provenen principalment de processos com l'epitàxia cristal·lina, el gravat en sec i la CVD. En aquests processos, s'utilitzen diversos gasos especials d'alta puresa per processar l'oblea, com ara silici (SiHj), fòsfor (PH3), tetraclorur de carboni (CFJ), borà, triòxid de bor, etc. Alguns gasos especials són tòxics, asfixiants i corrosius.
Alhora, en el procés de gravat en sec i neteja després de la deposició química de vapor en la fabricació de semiconductors, es requereix una gran quantitat de gas òxid complet (PFCS), com ara NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, etc. Aquests compostos perfluorats tenen una forta absorció a la regió de la llum infraroja i romanen a l'atmosfera durant molt de temps. Generalment es consideren la principal font de l'efecte hivernacle global.
4. Gas residual del procés d'envasament:
En comparació amb el procés de fabricació de semiconductors, el gas residual generat pel procés d'envasament de semiconductors és relativament simple, principalment gas àcid, resina epoxi i pols.
Els gasos residuals àcids es generen principalment en processos com la galvanoplàstia;
Els gasos residuals de la cocció es generen en el procés de cocció després de l'enganxat i el segellat del producte;
La màquina de tallar a daus genera gasos residuals que conté traces de pols de silici durant el procés de tall de les oblies.
Problemes de contaminació ambiental
Pel que fa als problemes de contaminació ambiental a la indústria dels semiconductors, els principals problemes que cal resoldre són:
· Emissió a gran escala de contaminants atmosfèrics i compostos orgànics volàtils (COV) en el procés de fotolitografia;
· Emissió de compostos perfluorats (PFCS) en processos de gravat per plasma i deposició química de vapor;
· Consum a gran escala d'energia i aigua en la producció i la protecció de la seguretat dels treballadors;
· Reciclatge i control de la contaminació de subproductes;
· Problemes d'ús de productes químics perillosos en els processos d'envasament.
Producció neta
La tecnologia de producció neta de dispositius semiconductors es pot millorar des dels aspectes de les matèries primeres, els processos i el control de processos.
Millora de les matèries primeres i l'energia
En primer lloc, la puresa dels materials s'ha de controlar estrictament per reduir la introducció d'impureses i partícules.
En segon lloc, s'han de dur a terme diverses proves de temperatura, detecció de fuites, vibracions, descàrregues elèctriques d'alt voltatge i altres proves als components o productes semielaborats entrants abans de posar-los en producció.
A més, la puresa dels materials auxiliars s'ha de controlar estrictament. Hi ha relativament moltes tecnologies que es poden utilitzar per a la producció neta d'energia.
Optimitzar el procés de producció
La indústria dels semiconductors s'esforça per reduir el seu impacte sobre el medi ambient mitjançant millores en la tecnologia de processos.
Per exemple, a la dècada de 1970, els dissolvents orgànics s'utilitzaven principalment per netejar oblies en la tecnologia de neteja de circuits integrats. A la dècada de 1980, es van utilitzar solucions àcides i alcalines com l'àcid sulfúric per netejar oblies. Fins a la dècada de 1990, es va desenvolupar la tecnologia de neteja amb oxigen plasma.
Pel que fa als envasos, la majoria de les empreses utilitzen actualment tecnologia de galvanoplàstia, que contamina el medi ambient amb metalls pesants.
Tanmateix, les plantes d'envasament de Xangai ja no utilitzen la tecnologia de galvanoplàstia, per la qual cosa no hi ha cap impacte dels metalls pesants en el medi ambient. Es pot constatar que la indústria dels semiconductors està reduint gradualment el seu impacte en el medi ambient mitjançant millores en els processos i la substitució química en el seu propi procés de desenvolupament, cosa que també segueix l'actual tendència de desenvolupament global de defensar el disseny de processos i productes basat en el medi ambient.
Actualment, s'estan duent a terme més millores en els processos locals, com ara:
·Substitució i reducció del gas PFCS totalment d'amoni, com ara l'ús de gas PFC amb baix efecte hivernacle per substituir el gas amb alt efecte hivernacle, com ara la millora del flux del procés i la reducció de la quantitat de gas PFCS utilitzat en el procés;
·Millorar la neteja de múltiples oblies a neteja d'una sola oblia per reduir la quantitat d'agents de neteja químics utilitzats en el procés de neteja.
·Control estricte del procés:
a. Realitzar l'automatització del procés de fabricació, que pot aconseguir un processament precís i una producció per lots, i reduir l'alta taxa d'errors de l'operació manual;
b. Factors ambientals del procés ultranet, aproximadament el 5% o menys de la pèrdua de rendiment és causada per les persones i el medi ambient. Els factors ambientals del procés ultranet inclouen principalment la netedat de l'aire, l'aigua d'alta puresa, l'aire comprimit, el CO2, el N2, la temperatura, la humitat, etc. El nivell de netedat d'un taller net sovint es mesura pel nombre màxim de partícules permeses per unitat de volum d'aire, és a dir, la concentració del recompte de partícules;
c. Enfortir la detecció i seleccionar els punts clau adequats per a la detecció en llocs de treball amb grans quantitats de residus durant el procés de producció.
Donem la benvinguda a qualsevol client de tot el món a visitar-nos per a una discussió més detallada!
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
Data de publicació: 13 d'agost de 2024