A pruduzzione di dispositivi semiconduttori include principalmente dispositivi discreti, circuiti integrati è i so prucessi di imballaggio.
A pruduzzione di semiconduttori pò esse divisa in trè tappe: pruduzzione di materiale di u corpu di u pruduttu, pruduzzione di u pruduttucialdafabricazione è assemblaggio di dispositivi. Trà elli, l'inquinamentu più seriu hè a fase di fabricazione di wafer di u pruduttu.
L'inquinanti sò principalmente divisi in acque residue, gas di scaricu è rifiuti solidi.
Prucessu di fabricazione di chip:
Wafer di siliciudopu a macinazione esterna - pulizia - ossidazione - resistenza uniforme - fotolitografia - sviluppu - incisione - diffusione, impiantazione ionica - deposizione chimica da vapore - lucidatura chimica meccanica - metallizzazione, ecc.
Acque di scaricu
Una grande quantità di acque reflue hè generata in ogni tappa di u prucessu di fabricazione di semiconduttori è di test di imballaggio, principalmente acque reflue acido-base, acque reflue chì cuntenenu ammonia è acque reflue organiche.
1. Acque residuali chì cuntenenu fluoru:
L'acidu fluoridricu diventa u principale solvente utilizatu in i prucessi d'ossidazione è d'incisione per via di e so proprietà ossidanti è currusive. L'acqua di scaricu chì cuntene fluoru in u prucessu vene principalmente da u prucessu di diffusione è da u prucessu di lucidatura chimica-meccanica in u prucessu di fabricazione di chip. In u prucessu di pulizia di wafer di silicone è utensili cunnessi, l'acidu cloridricu hè ancu utilizatu parechje volte. Tutti questi prucessi sò cumpletati in serbatoi d'incisione dedicati o apparecchiature di pulizia, cusì l'acqua di scaricu chì cuntene fluoru pò esse scaricata indipindentamente. Sicondu a cuncentrazione, pò esse divisa in acqua di scaricu chì cuntene fluoru à alta cuncentrazione è acqua di scaricu chì cuntene ammonia à bassa cuncentrazione. In generale, a cuncentrazione di l'acqua di scaricu chì cuntene ammonia à alta cuncentrazione pò ghjunghje à 100-1200 mg/L. A maiò parte di l'imprese riciclanu sta parte di l'acqua di scaricu per prucessi chì ùn richiedenu micca una alta qualità di l'acqua.
2. Acque di scaricu acido-basiche:
Quasi ogni prucessu in u prucessu di fabricazione di circuiti integrati richiede a pulizia di u chip. Attualmente, l'acidu sulfuricu è u perossidu d'idrogenu sò i fluidi di pulizia più cumunimenti usati in u prucessu di fabricazione di circuiti integrati. À u listessu tempu, si utilizanu ancu reagenti acidi-basi cum'è l'acidu nitricu, l'acidu cloridricu è l'acqua d'ammoniaca.
L'acqua di scaricu acido-basata di u prucessu di fabricazione vene principalmente da u prucessu di pulizia in u prucessu di fabricazione di chip. In u prucessu di imballaggio, u chip hè trattatu cù una suluzione acido-basata durante a galvanoplastia è l'analisi chimica. Dopu u trattamentu, deve esse lavatu cù acqua pura per pruduce acqua di scaricu di lavaggio acido-basata. Inoltre, i reagenti acido-basati cum'è l'idrossidu di sodiu è l'acidu cloridricu sò ancu aduprati in a stazione d'acqua pura per rigenerà resine anioniche è cationiche per pruduce acqua di scaricu di rigenerazione acido-basata. L'acqua di coda di lavaggio hè ancu prudutta durante u prucessu di lavaggio di gas di scaricu acido-basatu. In e cumpagnie di fabricazione di circuiti integrati, a quantità di acqua di scaricu acido-basata hè particularmente grande.
3. Acque di scaricu organiche:
A causa di i sfarenti prucessi di pruduzzione, a quantità di solventi organici utilizati in l'industria di i semiconduttori hè assai diversa. Tuttavia, cum'è agenti di pulizia, i solventi organici sò sempre largamente utilizati in diversi anelli di fabricazione di imballaggi. Certi solventi diventanu scarichi di acque reflue organiche.
4. Altre acque residuali:
U prucessu di incisione di u prucessu di pruduzzione di semiconduttori aduprerà una grande quantità d'ammoniaca, fluoru è acqua d'alta purezza per a decontaminazione, generendu cusì scarichi d'acqua usata chì cuntenenu ammoniaca à alta concentrazione.
U prucessu di galvanoplastia hè necessariu in u prucessu di imballaggio di semiconduttori. U chip hà bisognu di esse pulitu dopu a galvanoplastia, è l'acqua di scaricu di pulizia di galvanoplastia serà generata in questu prucessu. Siccomu certi metalli sò aduprati in a galvanoplastia, ci saranu emissioni di ioni metallichi in l'acqua di scaricu di pulizia di galvanoplastia, cum'è piombu, stagnu, discu, zincu, aluminiu, ecc.
Gas di scaricu
Siccomu u prucessu di i semiconduttori hà esigenze estremamente elevate per a pulizia di a sala operatoria, i ventilatori sò generalmente aduprati per estrarre diversi tipi di gas di scaricu volatilizzati durante u prucessu. Dunque, l'emissioni di gas di scaricu in l'industria di i semiconduttori sò carattarizate da un grande vulume di scaricu è una bassa concentrazione di emissioni. L'emissioni di gas di scaricu sò ancu principalmente volatilizzate.
Queste emissioni di gas di scaricu ponu esse principalmente divise in quattru categurie: gas acidi, gas alcalini, gas di scaricu organici è gas tossichi.
1. Gas di scaricu acidu-basicu:
U gasu di scaricu acidu-basicu vene principalmente da a diffusione,CVD, CMP è prucessi di incisione, chì utilizanu una suluzione di pulizia acido-basica per pulisce a cialda.
Attualmente, u solvente di pulizia più cumunimenti utilizatu in u prucessu di fabricazione di semiconduttori hè una mistura di perossidu d'idrogenu è acidu sulfuricu.
I gasi di scaricu generati in questi prucessi includenu gasi acidi cum'è l'acidu sulfuricu, l'acidu fluoridricu, l'acidu cloridricu, l'acidu nitricu è l'acidu fosforicu, è u gasu alcalinu hè principalmente ammoniaca.
2. Gasu di scaricu organicu:
I gasi di scaricu organici venenu principalmente da prucessi cum'è a fotolitografia, u sviluppu, l'incisione è a diffusione. In questi prucessi, a suluzione organica (cum'è l'alcol isopropilicu) hè aduprata per pulisce a superficia di a cialda, è i gasi di scaricu generati da a volatilizazione sò una di e fonti di gasi di scaricu organici;
À u listessu tempu, a fotoresist (fotoresist) aduprata in u prucessu di fotolitografia è incisione cuntene solventi organici volatili, cum'è l'acetatu di butile, chì si volatilizza in l'atmosfera durante u prucessu di trasfurmazione di e wafer, chì hè un'altra fonte di gas di scarto organicu.
3. Gasu di rifiuti tossichi:
I gasi di scarto tossichi venenu principalmente da prucessi cum'è l'epitassia cristallina, l'incisione a secco è a CVD. In questi prucessi, una varietà di gasi speciali di alta purezza sò aduprati per trasfurmà a cialda, cum'è u siliciu (SiHj), u fosforu (PH3), u tetracloruru di carbonu (CFJ), u boranu, u triossidu di boru, ecc. Certi gasi speciali sò tossichi, asfissianti è currusivi.
À u listessu tempu, in u prucessu di incisione secca è di pulizia dopu a deposizione chimica di vapore in a fabricazione di semiconduttori, hè necessaria una grande quantità di gasu d'ossidu cumpletu (PFCS), cum'è NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, ecc. Quessi cumposti perfluorati anu una forte assorbimentu in a regione di a luce infrarossa è stanu in l'atmosfera per un bellu pezzu. Sò generalmente cunsiderati cum'è a principale fonte di l'effettu serra glubale.
4. Gas di scaricu di u prucessu di imballaggio:
In paragone cù u prucessu di fabricazione di semiconduttori, u gasu di scaricu generatu da u prucessu di imballaggio di semiconduttori hè relativamente simplice, principalmente gasu acidicu, resina epossidica è polvere.
I gasi di scaricu acidi sò generati principalmente in prucessi cum'è a galvanoplastia;
U gasu di scaricu di cottura hè generatu in u prucessu di cottura dopu l'incollatura è a sigillatura di u pruduttu;
A macchina di taglio à dadi genera gas di scaricu chì cuntene tracce di polvere di siliciu durante u prucessu di taglio di wafer.
Prublemi d'inquinamentu ambientale
Per i prublemi d'inquinamentu ambientale in l'industria di i semiconduttori, i principali prublemi chì devenu esse risolti sò:
· Emissione à grande scala di inquinanti atmosferichi è cumposti organici volatili (COV) in u prucessu di fotolitografia;
· Emissione di cumposti perfluorati (PFCS) in i prucessi di incisione à plasma è di deposizione chimica di vapore;
· Cunsumu à grande scala d'energia è d'acqua in a pruduzzione è a prutezzione di a sicurezza di i travagliadori;
· Riciclaggio è monitoraghju di l'inquinamentu di i sottoprodotti;
· Prublemi di l'usu di prudutti chimichi periculosi in i prucessi di imballaggio.
Pruduzzione pulita
A tecnulugia di pruduzzione pulita di i dispositivi semiconduttori pò esse migliurata da l'aspetti di e materie prime, di i prucessi è di u cuntrollu di u prucessu.
Migliurà e materie prime è l'energia
Prima, a purità di i materiali deve esse strettamente cuntrullata per riduce l'introduzione di impurità è particelle.
In segundu locu, diverse temperature, rilevazione di perdite, vibrazioni, scosse elettriche à alta tensione è altri testi devenu esse effettuati nantu à i cumpunenti o i prudutti semifiniti in entrata prima ch'elli sianu messi in pruduzzione.
Inoltre, a purità di i materiali ausiliari deve esse strettamente cuntrullata. Ci sò relativamente numerose tecnulugie chì ponu esse aduprate per a pruduzzione pulita di energia.
Ottimizà u prucessu di pruduzzione
L'industria di i semiconduttori stessa s'impegna à riduce u so impattu annantu à l'ambiente per mezu di miglioramenti di a tecnulugia di prucessu.
Per esempiu, in l'anni 1970, i solventi organici eranu principalmente aduprati per pulisce i wafers in a tecnulugia di pulizia di circuiti integrati. In l'anni 1980, e soluzioni acide è alcaline cum'è l'acidu sulfuricu eranu aduprate per pulisce i wafers. Finu à l'anni 1990, hè stata sviluppata a tecnulugia di pulizia à l'ossigenu à plasma.
In termini di imballaggi, a maiò parte di l'imprese utilizanu attualmente a tecnulugia di galvanoplastia, chì pruvucarà inquinamentu da metalli pesanti per l'ambiente.
Tuttavia, l'impianti di imballaggio in Shanghai ùn utilizanu più a tecnulugia di galvanoplastia, dunque ùn ci hè micca impattu di i metalli pesanti nantu à l'ambiente. Si pò truvà chì l'industria di i semiconduttori riduce gradualmente u so impattu nantu à l'ambiente per mezu di miglioramenti di prucessi è sustituzione chimica in u so propiu prucessu di sviluppu, chì seguita ancu l'attuale tendenza di sviluppu glubale di prumove a cuncepzione di prucessi è prudutti basata nantu à l'ambiente.
Attualmente, si stanu realizendu più miglioramenti di i prucessi lucali, cumpresi:
· Rimpiazzamentu è riduzione di u gasu PFCS tuttu à base d'ammoniu, cum'è l'usu di gasu PFC cù un bassu effettu serra per rimpiazzà u gasu cù un altu effettu serra, cum'è u miglioramentu di u flussu di prucessu è a riduzione di a quantità di gasu PFCS utilizatu in u prucessu;
· Migliurà a pulizia di più wafer à una sola wafer per riduce a quantità di agenti di pulizia chimichi utilizati in u prucessu di pulizia.
· Cuntrollu strettu di u prucessu:
a. Realizà l'automatizazione di u prucessu di fabricazione, chì pò realizà un trattamentu precisu è una pruduzzione in batch, è riduce l'altu tassu d'errore di l'operazione manuale;
b. Fattori ambientali di u prucessu ultra-pulitu, circa u 5% o menu di a perdita di rendimentu hè causata da e persone è da l'ambiente. I fattori ambientali di u prucessu ultra-pulitu includenu principalmente a pulizia di l'aria, l'acqua di alta purezza, l'aria compressa, u CO2, u N2, a temperatura, l'umidità, ecc. U livellu di pulizia di un attellu pulitu hè spessu misuratu da u numeru massimu di particelle permesse per unità di vulume d'aria, vale à dì, a cuncentrazione di u numeru di particelle;
c. Rinfurzà a rilevazione, è selezziunà i punti chjave adatti per a rilevazione in e stazioni di travagliu cù grandi quantità di rifiuti durante u prucessu di pruduzzione.
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Data di publicazione: 13 d'aostu 2024