Pooljuhtseadiste tootmine hõlmab peamiselt diskreetseadmeid, integraallülitusi ja nende pakendamisprotsesse.
Pooljuhtide tootmise võib jagada kolmeks etapiks: toote korpuse materjali tootmine, tootevahveltootmine ja seadmete kokkupanek. Nende hulgas on kõige tõsisem reostus tooteplaatide valmistamise etapp.
Saasteained jagunevad peamiselt reoveeks, heitgaasiks ja tahketeks jäätmeteks.
Kiibi tootmisprotsess:
Ränivahvelpärast välist lihvimist - puhastamist - oksüdeerimist - ühtlast resisteerimist - fotolitograafiat - ilmutamist - söövitamist - difusiooni, ioonide implanteerimist - keemilist aurustamist - keemilist mehaanilist poleerimist - metalliseerimist jne.
Reovesi
Pooljuhtide tootmise ja pakendite testimise igas protsessietapis tekib suur hulk reovett, peamiselt happe-aluse reovett, ammoniaaki sisaldavat reovett ja orgaanilist reovett.
1. Fluori sisaldav reovesi:
Vesinikfluoriidhape on oma oksüdeerivate ja söövitavate omaduste tõttu oksüdatsiooni- ja söövitamisprotsessides peamine lahusti. Fluori sisaldav reovesi pärineb protsessis peamiselt kiibi tootmisprotsessi difusiooniprotsessist ja keemilisest mehaanilisest poleerimisest. Räniplaatide ja nendega seotud tööriistade puhastamisel kasutatakse sageli ka vesinikkloriidhapet. Kõik need protsessid viiakse läbi spetsiaalsetes söövituspaakides või puhastusseadmetes, seega saab fluori sisaldavat reovett eraldi ära juhtida. Kontsentratsiooni järgi saab selle jagada kõrge kontsentratsiooniga fluori sisaldavaks reoveeks ja madala kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldavaks reoveeks. Üldiselt võib kõrge kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldava reovee kontsentratsioon ulatuda 100–1200 mg/l. Enamik ettevõtteid taaskasutab seda osa reoveest protsessides, mis ei nõua kõrget veekvaliteeti.
2. Happe-aluse reovesi:
Peaaegu iga integraallülituse tootmisprotsess nõuab kiibi puhastamist. Praegu on integraallülituse tootmisprotsessis kõige sagedamini kasutatavad puhastusvedelikud väävelhape ja vesinikperoksiid. Samal ajal kasutatakse ka happe-aluse reagente, nagu lämmastikhape, vesinikkloriidhape ja ammoniaakvesi.
Tootmisprotsessi happe-aluse reovesi pärineb peamiselt kiibi tootmisprotsessi puhastusprotsessist. Pakkimisprotsessis töödeldakse kiipi galvaniseerimise ja keemilise analüüsi käigus happe-aluse lahusega. Pärast töötlemist tuleb seda pesta puhta veega, et saada happe-aluse pesureovesi. Lisaks kasutatakse puhta vee jaamas happe-aluseid reagente, nagu naatriumhüdroksiid ja vesinikkloriidhape, anioon- ja katioonvaikude regenereerimiseks, et saada happe-aluse regenereerimisreovett. Happe-aluse heitgaaside pesemisprotsessi käigus tekib ka pesujääkvesi. Integraallülituste tootmisettevõtetes on happe-aluse reovee hulk eriti suur.
3. Orgaaniline reovesi:
Erinevate tootmisprotsesside tõttu on pooljuhtide tööstuses kasutatavate orgaaniliste lahustite kogus väga erinev. Puhastusvahenditena kasutatakse orgaanilisi lahusteid siiski laialdaselt pakendite tootmise erinevates etappides. Mõned lahustid satuvad orgaanilistesse reovetesse.
4. Muu reovesi:
Pooljuhtide tootmisprotsessi söövitusprotsessis kasutatakse dekontaminatsiooniks suures koguses ammoniaaki, fluori ja kõrge puhtusastmega vett, tekitades seeläbi kõrge kontsentratsiooniga ammoniaaki sisaldava reovee heitvee.
Galvaniseerimisprotsess on pooljuhtide pakkimisprotsessis hädavajalik. Pärast galvaniseerimist tuleb kiip puhastada ja selle käigus tekib galvaniseerimise puhastusvesi. Kuna galvaniseerimisel kasutatakse mõningaid metalle, eraldub galvaniseerimise puhastusvees metalliioonide, näiteks plii, tina, ketta, tsingi, alumiiniumi jne ioonide heitkoguseid.
Heitgaas
Kuna pooljuhtide protsessil on äärmiselt kõrged nõuded operatsiooniruumi puhtusele, kasutatakse tavaliselt ventilaatoreid protsessi käigus lenduvate mitmesuguste heitgaaside eemaldamiseks. Seetõttu iseloomustab pooljuhtide tööstuse heitgaaside heitkoguseid suur heitgaasimaht ja madal heitkoguste kontsentratsioon. Heitgaaside heitkogused on samuti peamiselt lenduvad.
Need heitgaaside heitkogused võib jagada peamiselt nelja kategooriasse: happeline gaas, aluseline gaas, orgaaniline heitgaas ja mürgine gaas.
1. Happe-aluse heitgaas:
Happe-aluse jääkgaas pärineb peamiselt difusioonist,Südame-veresoonkonna haigus, CMP ja söövitamisprotsessid, mille puhul kasutatakse vahvli puhastamiseks happe-aluse puhastuslahust.
Praegu on pooljuhtide tootmisprotsessis kõige sagedamini kasutatav puhastuslahusti vesinikperoksiidi ja väävelhappe segu.
Nendes protsessides tekkiv heitgaas sisaldab happelisi gaase nagu väävelhape, vesinikfluoriidhape, vesinikkloriidhape, lämmastikhape ja fosforhape ning leeliseline gaas on peamiselt ammoniaak.
2. Orgaaniline jääkgaas:
Orgaaniline heitgaas pärineb peamiselt sellistest protsessidest nagu fotolitograafia, ilmutamine, söövitamine ja difusioon. Nendes protsessides kasutatakse vahvli pinna puhastamiseks orgaanilist lahust (näiteks isopropüülalkoholi) ja lendumisel tekkiv heitgaas on üks orgaanilise heitgaasi allikaid;
Samal ajal sisaldab fotolitograafias ja söövitamisel kasutatav fotoresist lenduvaid orgaanilisi lahusteid, näiteks butüülatsetaati, mis lendub vahvlite töötlemise käigus atmosfääri ja on veel üks orgaanilise heitgaasi allikas.
3. Mürgine heitgaas:
Mürgine heitgaas pärineb peamiselt sellistest protsessidest nagu kristalliepitaksia, kuivsöövitus ja CVD. Nendes protsessides kasutatakse kiibi töötlemiseks mitmesuguseid kõrge puhtusastmega spetsiaalseid gaase, näiteks räni (SiHj), fosforit (PH3), süsiniktetrakloriidi (CFJ), boraani, boortrioksiidi jne. Mõned spetsiaalsed gaasid on mürgised, lämmatavad ja söövitavad.
Samal ajal on pooljuhtide tootmisel pärast keemilist aurustamist kuivsöövitus- ja puhastusprotsessis vaja suures koguses täisoksiidi (PFCS) gaasi, näiteks NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 jne. Need perfluoritud ühendid neelduvad infrapunakiirguse piirkonnas tugevalt ja püsivad atmosfääris pikka aega. Neid peetakse üldiselt globaalse kasvuhooneefekti peamiseks allikaks.
4. Pakkimisprotsessi jääkgaas:
Võrreldes pooljuhtide tootmisprotsessiga on pooljuhtide pakkimisprotsessis tekkiv heitgaas suhteliselt lihtne, peamiselt happeline gaas, epoksüvaik ja tolm.
Happeline heitgaas tekib peamiselt selliste protsesside käigus nagu galvaniseerimine;
Küpsetusjäätmegaas tekib küpsetamise käigus pärast toote kleepimist ja sulgemist;
Tükeldusmasin tekitab vahvlite lõikamise käigus jääkgaasi, mis sisaldab ränitolmu jälgi.
Keskkonnareostuse probleemid
Pooljuhtide tööstuse keskkonnareostuse probleemide puhul on peamised lahendamist vajavad probleemid järgmised:
· Fotolitograafiaprotsessis tekkiv õhusaasteainete ja lenduvate orgaaniliste ühendite (VOC) ulatuslik heide;
· Perfluoritud ühendite (PFCS) emissioon plasma söövitus- ja keemilise sadestamise protsessides;
· Tootmises ja töötajate ohutuse kaitsmisel ulatuslik energia ja vee tarbimine;
· Kõrvalsaaduste ringlussevõtt ja saaste seire;
· Pakendamisprotsessides ohtlike kemikaalide kasutamise probleemid.
Puhas tootmine
Pooljuhtseadiste puhta tootmistehnoloogia täiustamist saab teha nii tooraine, protsesside kui ka protsesside juhtimise seisukohast.
Toorainete ja energia parendamine
Esiteks tuleks materjalide puhtust rangelt kontrollida, et vähendada lisandite ja osakeste sissetoomist.
Teiseks tuleks enne tootmisse panemist sissetulevate komponentide või pooltoodetega läbi viia mitmesugused temperatuuri-, lekke tuvastamise, vibratsiooni-, kõrgepinge-elektrilöögi ja muud katsed.
Lisaks tuleks abimaterjalide puhtust rangelt kontrollida. Puhas energiatootmiseks on suhteliselt palju tehnoloogiaid.
Optimeeri tootmisprotsessi
Pooljuhtide tööstus ise püüab oma keskkonnamõju vähendada protsessitehnoloogia täiustamise kaudu.
Näiteks 1970. aastatel kasutati integraallülituste puhastustehnoloogias kiipide puhastamiseks peamiselt orgaanilisi lahusteid. 1980. aastatel kasutati kiipide puhastamiseks happe- ja leeliselahuseid, näiteks väävelhapet. Kuni 1990. aastateni arendati plasma hapnikupuhastustehnoloogiat.
Pakendite osas kasutab enamik ettevõtteid praegu galvaniseerimistehnoloogiat, mis põhjustab keskkonnale raskmetallide reostust.
Shanghai pakenditehased ei kasuta aga enam galvaanilise katmise tehnoloogiat, seega raskmetallide mõju keskkonnale puudub. Võib leida, et pooljuhtide tööstus vähendab järk-järgult oma keskkonnamõju protsesside täiustamise ja keemilise asendamise kaudu oma arendusprotsessis, mis järgib ka praegust globaalset arengutrendi, mis propageerib keskkonnapõhist protsesside ja toodete disaini.
Praegu viiakse läbi rohkem kohalikke protsesside täiustusi, sealhulgas:
·Täisammoonium-PFCS-gaasi asendamine ja vähendamine, näiteks madala kasvuhooneefektiga PFC-gaasi kasutamine kõrge kasvuhooneefektiga gaasi asendamiseks, näiteks protsessivoo parandamine ja protsessis kasutatava PFCS-gaasi koguse vähendamine;
·Mitme vahvliga puhastamise täiustamine ühe vahvliga puhastamiseks, et vähendada puhastusprotsessis kasutatavate keemiliste puhastusvahendite hulka.
· Range protsessikontroll:
a. Realiseerida tootmisprotsessi automatiseerimine, mis võimaldab teostada täpset töötlemist ja partiitootmist ning vähendada käsitsi töötamise suurt veamäära;
b. Ülipuhta protsessi keskkonnategurid, umbes 5% või vähem saagikuse kadudest on põhjustatud inimestest ja keskkonnast. Ülipuhta protsessi keskkonnategurite hulka kuuluvad peamiselt õhu puhtus, kõrge puhtusastmega vesi, suruõhk, CO2, N2, temperatuur, niiskus jne. Puhta töökoja puhtustaset mõõdetakse sageli õhu mahuühiku kohta lubatud maksimaalse osakeste arvu, st osakeste loenduse kontsentratsiooni järgi;
c. Tugevdada avastamist ja valida sobivad võtmepunktid avastamiseks tööjaamades, kus tootmisprotsessi käigus tekib suur hulk jäätmeid.
Tere tulemast kõiki kliente üle kogu maailma meid edasiseks aruteluks külastama!
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
Postituse aeg: 13. august 2024