Výroba polovodičových součástek zahrnuje především diskrétní součástky, integrované obvody a procesy jejich balení.
Výrobu polovodičů lze rozdělit do tří fází: výroba materiálu těla výrobku, výroba výrobkuoplatkavýroba a montáž zařízení. Mezi nimi je nejzávažnějším znečištěním fáze výroby destiček produktu.
Znečišťující látky se dělí hlavně na odpadní vody, odpadní plyny a pevný odpad.
Proces výroby čipů:
Křemíková destičkapo vnějším broušení - čištění - oxidaci - rovnoměrném rezistu - fotolitografii - vyvolání - leptání - difúzi, iontové implantaci - chemickém nanášení z plynné fáze - chemicko-mechanickém leštění - metalizaci atd.
Odpadní voda
V každém procesním kroku výroby a testování polovodičů vzniká velké množství odpadních vod, zejména acidobazických odpadních vod, odpadních vod obsahujících amoniak a organických odpadních vod.
1. Odpadní voda obsahující fluor:
Kyselina fluorovodíková se stává hlavním rozpouštědlem používaným v oxidačních a leptacích procesech díky svým oxidačním a korozivním vlastnostem. Odpadní voda obsahující fluor v tomto procesu pochází hlavně z difuzního procesu a chemicko-mechanického leštění v procesu výroby čipů. Kyselina chlorovodíková se také mnohokrát používá v procesu čištění křemíkových destiček a souvisejících nástrojů. Všechny tyto procesy probíhají ve specializovaných leptacích nádržích nebo čisticích zařízeních, takže odpadní voda obsahující fluor může být vypouštěna nezávisle. Podle koncentrace lze vodu rozdělit na odpadní vodu s vysokým obsahem fluoru a odpadní vodu s nízkým obsahem amoniaku. Obecně platí, že koncentrace odpadní vody s vysokým obsahem amoniaku může dosáhnout 100–1200 mg/l. Většina společností tuto část odpadní vody recykluje pro procesy, které nevyžadují vysokou kvalitu vody.
2. Acidobazická odpadní voda:
Téměř každý proces ve výrobě integrovaných obvodů vyžaduje čištění čipu. V současné době jsou kyselina sírová a peroxid vodíku nejčastěji používanými čisticími kapalinami ve výrobním procesu integrovaných obvodů. Zároveň se používají i acidobazická činidla, jako je kyselina dusičná, kyselina chlorovodíková a amoniakální voda.
Acidobazická odpadní voda z výrobního procesu pochází převážně z procesu čištění při výrobě čipů. V procesu balení je čip během galvanického pokovování a chemické analýzy ošetřen acidobazickým roztokem. Po ošetření je třeba jej promýt čistou vodou, aby se vytvořila acidobazická odpadní voda. Kromě toho se v čisticí stanici používají také acidobazická činidla, jako je hydroxid sodný a kyselina chlorovodíková, k regeneraci aniontových a kationtových pryskyřic a k výrobě acidobazické regenerační odpadní vody. Během procesu promývání acidobazických odpadních plynů vzniká také odpadní voda z promývání. V podnicích vyrábějících integrované obvody je množství acidobazické odpadní vody obzvláště velké.
3. Organické odpadní vody:
Vzhledem k odlišným výrobním procesům se množství organických rozpouštědel používaných v polovodičovém průmyslu velmi liší. Nicméně jako čisticí prostředky se organická rozpouštědla stále široce používají v různých oblastech výroby obalů. Některá rozpouštědla se stávají organickými odpadními vodami.
4. Ostatní odpadní vody:
Proces leptání v procesu výroby polovodičů spotřebovává velké množství amoniaku, fluoru a vysoce čisté vody k dekontaminaci, čímž vzniká odpadní voda s vysokou koncentrací amoniaku.
Proces galvanického pokovování je nezbytný v procesu balení polovodičů. Čip je třeba po galvanickém pokovování vyčistit a při tomto procesu vzniká odpadní voda z galvanického čištění. Vzhledem k tomu, že se při galvanickém pokovování používají některé kovy, dochází v odpadní vodě z galvanického čištění k emisím kovových iontů, jako je olovo, cín, disky, zinek, hliník atd.
Odpadní plyn
Vzhledem k tomu, že polovodičový proces má extrémně vysoké požadavky na čistotu provozního prostoru, obvykle se k odsávání různých druhů odpadních plynů uvolňovaných během procesu používají ventilátory. Emise odpadních plynů v polovodičovém průmyslu se proto vyznačují velkým objemem výfukových plynů a nízkou koncentrací emisí. Emise odpadních plynů jsou také převážně odpařovány.
Tyto emise odpadních plynů lze rozdělit hlavně do čtyř kategorií: kyselé plyny, alkalické plyny, organické odpadní plyny a toxické plyny.
1. Odpadní plyn s kyselinovou a zásaditou reakcí:
Acidobazický odpadní plyn pochází převážně z difúze,Kardiovaskulární onemocnění (CVD), CMP a leptací procesy, které k čištění destičky používají acidobazický čisticí roztok.
V současné době je nejběžněji používaným čisticím rozpouštědlem v procesu výroby polovodičů směs peroxidu vodíku a kyseliny sírové.
Odpadní plyn vznikající v těchto procesech obsahuje kyselé plyny, jako je kyselina sírová, kyselina fluorovodíková, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná a kyselina fosforečná, a alkalický plyn je převážně amoniak.
2. Organický odpadní plyn:
Organický odpadní plyn pochází převážně z procesů, jako je fotolitografie, vyvolávání, leptání a difúze. V těchto procesech se k čištění povrchu destičky používá organický roztok (například isopropylalkohol) a odpadní plyn vznikající odpařováním je jedním ze zdrojů organického odpadního plynu;
Zároveň fotorezist (fotorezist) používaný v procesu fotolitografie a leptání obsahuje těkavá organická rozpouštědla, jako je butylacetát, která se během procesu zpracování destiček odpařují do atmosféry, což je další zdroj organického odpadního plynu.
3. Toxický odpadní plyn:
Toxický odpadní plyn pochází převážně z procesů, jako je krystalová epitaxe, suché leptání a CVD. V těchto procesech se ke zpracování destičky používá řada vysoce čistých speciálních plynů, jako je křemík (SiHj), fosfor (PH3), tetrachlormethan (CFJ), boran, oxid boritý atd. Některé speciální plyny jsou toxické, dusivé a korozivní.
Zároveň je v procesu suchého leptání a čištění po chemickém nanášení z plynné fáze při výrobě polovodičů zapotřebí velké množství plynu s plným oxidem (PFCS), jako je NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 atd. Tyto perfluorované sloučeniny mají silnou absorpci v infračervené oblasti světla a zůstávají v atmosféře po dlouhou dobu. Obecně jsou považovány za hlavní zdroj globálního skleníkového efektu.
4. Odpadní plyn z procesu balení:
Ve srovnání s procesem výroby polovodičů je odpadní plyn generovaný procesem balení polovodičů relativně jednoduchý, jedná se hlavně o kyselý plyn, epoxidovou pryskyřici a prach.
Kyselý odpadní plyn vzniká hlavně v procesech, jako je galvanické pokovování;
Odpadní plyn z pečení vzniká v procesu pečení po slepení a utěsnění výrobku;
Krájecí stroj během procesu řezání destiček generuje odpadní plyn obsahující stopové množství křemíkového prachu.
Problémy se znečištěním životního prostředí
Pokud jde o problémy se znečištěním životního prostředí v polovodičovém průmyslu, hlavními problémy, které je třeba vyřešit, jsou:
· Velkoobjemové emise látek znečišťujících ovzduší a těkavých organických sloučenin (VOC) v procesu fotolitografie;
· Emise perfluorovaných sloučenin (PFCS) v procesech plazmového leptání a chemické depozice z plynné fáze;
· Velká spotřeba energie a vody ve výrobě a bezpečnost pracovníků;
· Recyklace a monitorování znečištění vedlejších produktů;
· Problémy s používáním nebezpečných chemikálií v balicích procesech.
Čistá výroba
Technologie čisté výroby polovodičových součástek může být vylepšena z hlediska surovin, procesů a řízení procesů.
Zlepšení surovin a energie
Za prvé, čistota materiálů by měla být přísně kontrolována, aby se snížilo zavádění nečistot a částic.
Za druhé, před uvedením vstupních součástí nebo polotovarů do výroby by měly být provedeny různé teplotní testy, testy detekce netěsností, vibrace, testy odolnosti proti vysokonapěťovému elektrickému šoku a další testy.
Kromě toho by měla být přísně kontrolována čistota pomocných materiálů. Existuje relativně mnoho technologií, které lze použít pro čistou výrobu energie.
Optimalizace výrobního procesu
Samotný polovodičový průmysl se snaží snižovat svůj dopad na životní prostředí prostřednictvím zdokonalování procesních technologií.
Například v 70. letech 20. století se k čištění destiček v technologii čištění integrovaných obvodů používala hlavně organická rozpouštědla. V 80. letech 20. století se k čištění destiček používaly kyselé a alkalické roztoky, jako je kyselina sírová. Až do 90. let 20. století byla vyvinuta technologie čištění plazmovým kyslíkem.
Pokud jde o balení, většina společností v současnosti používá technologii galvanického pokovování, která způsobuje znečištění životního prostředí těžkými kovy.
Balicí závody v Šanghaji však již nepoužívají technologii galvanického pokovování, takže těžké kovy nemají žádný dopad na životní prostředí. Lze konstatovat, že polovodičový průmysl postupně snižuje svůj dopad na životní prostředí prostřednictvím zlepšování procesů a chemických substitucí ve vlastním vývojovém procesu, což také sleduje současný globální trend rozvoje, který prosazuje návrh procesů a produktů s ohledem na životní prostředí.
V současné době se provádí další lokální vylepšení procesů, včetně:
· Nahrazení a snížení používání čistě amonného plynu PFCS, například použitím plynu PFC s nízkým skleníkovým efektem za účelem nahrazení plynu s vysokým skleníkovým efektem, například zlepšením průtoku procesu a snížením množství plynu PFCS používaného v procesu;
· Zlepšení čištění více destiček na čištění jednotlivých destiček za účelem snížení množství chemických čisticích prostředků používaných v procesu čištění.
·Přísná kontrola procesů:
a. Realizovat automatizaci výrobního procesu, která umožňuje přesné zpracování a dávkovou výrobu a snižuje vysokou chybovost ručního provozu;
b. Faktory prostředí ultračistého procesu, přibližně 5 % nebo méně ztrát výtěžnosti je způsobeno lidmi a prostředím. Mezi faktory prostředí ultračistého procesu patří zejména čistota vzduchu, vysoce čistá voda, stlačený vzduch, CO2, N2, teplota, vlhkost atd. Úroveň čistoty čisté dílny se často měří maximálním počtem částic povolených na jednotku objemu vzduchu, tj. koncentrací počtu částic;
c. Posílit detekci a vybrat vhodná klíčová místa pro detekci na pracovištích s velkým množstvím odpadu během výrobního procesu.
Vítáme všechny zákazníky z celého světa, aby nás navštívili a mohli s námi dále diskutovat!
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
Čas zveřejnění: 13. srpna 2024