Produktion af halvlederkomponenter omfatter primært diskrete komponenter, integrerede kredsløb og deres pakningsprocesser.
Halvlederproduktion kan opdeles i tre faser: produktion af produktkroppens materiale, produktvaffelfremstilling og samling af enheder. Blandt dem er den mest alvorlige forurening fremstillingsfasen af produktets wafere.
Forurenende stoffer er hovedsageligt opdelt i spildevand, røggas og fast affald.
Chipproduktionsproces:
Siliciumwaferefter udvendig slibning - rengøring - oxidation - ensartet resist - fotolitografi - fremkaldelse - ætsning - diffusion, ionimplantation - kemisk dampaflejring - kemisk-mekanisk polering - metallisering osv.
Spildevand
En stor mængde spildevand genereres i hvert procestrin i halvlederfremstilling og emballagetestning, primært syrebaseret spildevand, ammoniakholdigt spildevand og organisk spildevand.
1. Fluorholdigt spildevand:
Flussyre bliver det primære opløsningsmiddel, der anvendes i oxidations- og ætsningsprocesser på grund af dets oxiderende og korrosive egenskaber. Fluorholdigt spildevand i processen kommer hovedsageligt fra diffusionsprocessen og den kemisk-mekaniske poleringsproces i chipfremstillingsprocessen. I rengøringsprocessen for siliciumskiver og relaterede redskaber anvendes saltsyre også mange gange. Alle disse processer udføres i dedikerede ætsetanke eller rengøringsudstyr, så fluorholdigt spildevand kan udledes uafhængigt. I henhold til koncentrationen kan det opdeles i fluorholdigt spildevand med høj koncentration og ammoniakholdigt spildevand med lav koncentration. Generelt kan koncentrationen af ammoniakholdigt spildevand med høj koncentration nå 100-1200 mg/L. De fleste virksomheder genbruger denne del af spildevandet til processer, der ikke kræver høj vandkvalitet.
2. Syrebaseret spildevand:
Næsten alle processer i fremstillingsprocessen for integrerede kredsløb kræver, at chippen rengøres. I øjeblikket er svovlsyre og hydrogenperoxid de mest almindeligt anvendte rengøringsvæsker i fremstillingsprocessen for integrerede kredsløb. Samtidig anvendes der også syre-base-reagenser såsom salpetersyre, saltsyre og ammoniakvand.
Syrebase-spildevandet fra fremstillingsprocessen kommer hovedsageligt fra rengøringsprocessen i chipproduktionsprocessen. I emballeringsprocessen behandles chippen med en syrebaseopløsning under galvanisering og kemisk analyse. Efter behandling skal den vaskes med rent vand for at producere syrebase-vaskespildevand. Derudover anvendes syrebase-reagenser såsom natriumhydroxid og saltsyre også i renvandsstationen til at regenerere anion- og kationharpikser for at producere syrebase-regenereringsspildevand. Vaskeaffald produceres også under syrebase-spildgasvaskeprocessen. I virksomheder, der fremstiller integrerede kredsløb, er mængden af syrebase-spildevand særlig stor.
3. Organisk spildevand:
På grund af forskellige produktionsprocesser er mængden af organiske opløsningsmidler, der anvendes i halvlederindustrien, meget forskellig. Organiske opløsningsmidler anvendes dog stadig i vid udstrækning som rengøringsmidler i forskellige led af produktionsemballagen. Nogle opløsningsmidler ender i udledning af organisk spildevand.
4. Andet spildevand:
Ætseprocessen i halvlederproduktionsprocessen vil bruge en stor mængde ammoniak, fluor og rent vand til dekontaminering, hvorved der genereres udledning af ammoniakholdigt spildevand med høj koncentration.
Elektropletteringsprocessen er nødvendig i halvlederpakningsprocessen. Chippen skal rengøres efter elektroplettering, og der vil dannes spildevand fra elektroplettering i denne proces. Da nogle metaller anvendes i elektroplettering, vil der være metalioner, såsom bly, tin, skive, zink, aluminium osv., i spildevandet fra elektroplettering.
Spildgas
Da halvlederprocessen har ekstremt høje krav til renligheden i operationsrummet, bruges ventilatorer normalt til at udsuge forskellige typer af spildgasser, der fordampes under processen. Derfor er spildgasemissionerne i halvlederindustrien karakteriseret ved et stort udstødningsvolumen og en lav emissionskoncentration. Spildgasemissionerne er også hovedsageligt fordampede.
Disse spildgasemissioner kan hovedsageligt opdeles i fire kategorier: sur gas, alkalisk gas, organisk spildgas og giftig gas.
1. Syrebaseret spildgas:
Syrebaseret spildgas kommer hovedsageligt fra diffusion,CVD, CMP og ætsningsprocesser, som bruger en syre-base-rengøringsopløsning til at rengøre waferen.
I øjeblikket er det mest almindeligt anvendte rengøringsopløsningsmiddel i halvlederfremstillingsprocessen en blanding af hydrogenperoxid og svovlsyre.
Den spildgas, der genereres i disse processer, omfatter sure gasser såsom svovlsyre, flussyre, saltsyre, salpetersyre og fosforsyre, og den alkaliske gas er hovedsageligt ammoniak.
2. Organisk spildgas:
Organisk spildgas kommer hovedsageligt fra processer som fotolitografi, fremkaldelse, ætsning og diffusion. I disse processer bruges organisk opløsning (såsom isopropylalkohol) til at rense overfladen af waferen, og spildgas genereret ved fordampning er en af kilderne til organisk spildgas;
Samtidig indeholder den fotoresist (fotoresist), der anvendes i fotolitografi og ætsning, flygtige organiske opløsningsmidler, såsom butylacetat, som fordamper i atmosfæren under waferforarbejdningsprocessen og er en anden kilde til organisk spildgas.
3. Giftig spildgas:
Giftig spildgas kommer hovedsageligt fra processer som krystalepitaksi, tørætsning og CVD. I disse processer anvendes en række forskellige specialgasser med høj renhed til at bearbejde waferen, såsom silicium (SiHj), fosfor (PH3), kulstoftetrachlorid (CFJ), boran, bortrioxid osv. Nogle specialgasser er giftige, kvælende og ætsende.
Samtidig kræves der i tørætsnings- og rensningsprocessen efter kemisk dampaflejring i halvlederfremstilling en stor mængde fuldoxidgas (PFCS), såsom NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 osv. Disse perfluorerede forbindelser har stærk absorption i det infrarøde lysområde og forbliver i atmosfæren i lang tid. De anses generelt for at være den primære kilde til den globale drivhuseffekt.
4. Spildgas fra emballeringsproces:
Sammenlignet med halvlederfremstillingsprocessen er den spildgas, der genereres ved halvlederemballeringsprocessen, relativt simpel, hovedsageligt sur gas, epoxyharpiks og støv.
Sur affaldsgas genereres hovedsageligt i processer som galvanisering;
Bageaffaldsgas genereres i bagningsprocessen efter produktlimning og forsegling;
Terningsmaskinen genererer spildgas, der indeholder spor af siliciumstøv under waferskæringsprocessen.
Problemer med miljøforurening
Hvad angår miljøforureningsproblemerne i halvlederindustrien, er de vigtigste problemer, der skal løses:
· Storstilet emission af luftforurenende stoffer og flygtige organiske forbindelser (VOC'er) i fotolitografiprocessen;
· Emission af perfluorerede forbindelser (PFCS) i plasmaætsning og kemisk dampaflejringsprocesser;
· Storskalaforbrug af energi og vand i produktionen og beskyttelse af arbejdstagernes sikkerhed;
· Genbrug og forureningsovervågning af biprodukter;
· Problemer med brugen af farlige kemikalier i emballeringsprocesser.
Ren produktion
Ren produktionsteknologi for halvlederkomponenter kan forbedres med hensyn til råmaterialer, processer og processtyring.
Forbedring af råmaterialer og energi
For det første bør materialernes renhed kontrolleres strengt for at reducere tilførslen af urenheder og partikler.
For det andet bør der udføres forskellige temperatur-, lækagedetektions-, vibrations-, højspændings-elektriske stød- og andre tests på de indkommende komponenter eller halvfabrikata, før de sættes i produktion.
Derudover bør renheden af hjælpematerialerne kontrolleres strengt. Der findes relativt mange teknologier, der kan bruges til ren energiproduktion.
Optimer produktionsprocessen
Halvlederindustrien stræber selv efter at reducere sin påvirkning af miljøet gennem forbedringer af procesteknologien.
For eksempel blev organiske opløsningsmidler i 1970'erne primært brugt til at rense wafere inden for integreret kredsløbsrensningsteknologi. I 1980'erne blev syre- og alkaliopløsninger såsom svovlsyre brugt til at rense wafere. Indtil 1990'erne blev plasma-oxygenrensningsteknologi udviklet.
Hvad angår emballage, bruger de fleste virksomheder i øjeblikket galvaniseringsteknologi, hvilket vil forårsage tungmetalforurening af miljøet.
Emballeringsanlæg i Shanghai bruger dog ikke længere galvaniseringsteknologi, så tungmetaller har ingen indvirkning på miljøet. Det kan konstateres, at halvlederindustrien gradvist reducerer sin miljøpåvirkning gennem procesforbedringer og kemisk substitution i sin egen udviklingsproces, hvilket også følger den nuværende globale udviklingstendens med at fremme proces- og produktdesign baseret på miljøet.
I øjeblikket udføres der flere lokale procesforbedringer, herunder:
·Udskiftning og reduktion af ren ammonium-PFCS-gas, såsom brug af PFC-gas med lav drivhuseffekt til at erstatte gas med høj drivhuseffekt, såsom forbedring af procesflowet og reduktion af mængden af PFCS-gas, der anvendes i processen;
· Forbedring af rengøring af flere wafere til rengøring af én wafer for at reducere mængden af kemiske rengøringsmidler, der anvendes i rengøringsprocessen.
· Streng proceskontrol:
a. Realiser automatisering af fremstillingsprocessen, hvilket kan realisere præcis bearbejdning og batchproduktion og reducere den høje fejlrate ved manuel betjening;
b. Miljøfaktorer i forbindelse med ultrarene processer, omkring 5 % eller mindre af udbyttetabet skyldes mennesker og miljø. Miljøfaktorer i forbindelse med ultrarene processer omfatter primært luftrenhed, rent vand, trykluft, CO2, N2, temperatur, fugtighed osv. Renhedsniveauet i et rent værksted måles ofte ved det maksimale antal tilladte partikler pr. volumenhed luft, dvs. partikelkoncentrationen.
c. Styrk detektionen, og vælg passende nøglepunkter til detektion på arbejdsstationer med store mængder affald under produktionsprocessen.
Velkommen til at besøge os for en yderligere diskussion af alle kunder fra hele verden!
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
Opslagstidspunkt: 13. august 2024