Puolijohdekomponenttien tuotantoon kuuluvat pääasiassa erilliskomponentit, integroidut piirit ja niiden pakkausprosessit.
Puolijohteiden tuotanto voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: tuotteen rungon materiaalin tuotanto, tuotteenvohvelivalmistus ja laitteiden kokoonpano. Näistä vakavin saaste on tuotteen kiekkojen valmistusvaihe.
Saasteet jaetaan pääasiassa jäteveteen, jätekaasuun ja kiinteään jätteeseen.
Sirun valmistusprosessi:
Piikiekkoulkoisen hionnan - puhdistuksen - hapetuksen - tasaisen resistin - fotolitografian - kehityksen - etsauksen - diffuusion, ioni-istutuksen - kemiallisen höyrypinnoituksen - kemiallis-mekaanisen kiillotuksen - metalloinnin jne. jälkeen.
Jätevesi
Puolijohteiden valmistuksen ja pakkaustestauksen jokaisessa prosessivaiheessa syntyy suuri määrä jätevettä, pääasiassa happo-emäksistä jätevettä, ammoniakkipitoista jätevettä ja orgaanista jätevettä.
1. Fluoripitoinen jätevesi:
Fluorivetyhaposta tulee tärkein hapetus- ja etsausprosesseissa käytetty liuotin hapettavien ja syövyttävien ominaisuuksiensa vuoksi. Prosessiin joutuva fluoripitoinen jätevesi on peräisin pääasiassa sirujen valmistusprosessin diffuusioprosessista ja kemiallis-mekaanisesta kiillotusprosessista. Piikiekkojen ja niihin liittyvien välineiden puhdistusprosessissa käytetään myös usein suolahappoa. Kaikki nämä prosessit suoritetaan erillisissä etsaussäiliöissä tai puhdistuslaitteissa, joten fluoripitoinen jätevesi voidaan johtaa pois erikseen. Pitoisuuden mukaan se voidaan jakaa korkean fluoripitoisuuden omaavaan jäteveteen ja matalan ammoniakkipitoisuuden omaavaan jäteveteen. Yleensä korkean ammoniakkipitoisuuden omaavan jäteveden pitoisuus voi olla 100–1200 mg/l. Useimmat yritykset kierrättävät tämän osan jätevedestä prosesseihin, jotka eivät vaadi korkeaa vedenlaatua.
2. Happo-emäksinen jätevesi:
Lähes jokainen integroitujen piirien valmistusprosessi vaatii sirun puhdistamista. Tällä hetkellä rikkihappo ja vetyperoksidi ovat yleisimmin käytettyjä puhdistusnesteitä integroitujen piirien valmistusprosessissa. Samanaikaisesti käytetään myös happo-emäksisiä reagensseja, kuten typpihappoa, suolahappoa ja ammoniakkivettä.
Valmistusprosessin happo-emäksinen jätevesi on peräisin pääasiassa sirunvalmistusprosessin puhdistusprosessista. Pakkausprosessissa siru käsitellään happo-emäksisellä liuoksella galvanoinnin ja kemiallisen analyysin aikana. Käsittelyn jälkeen se on pestävä puhtaalla vedellä happo-emäksisen pesujäteveden tuottamiseksi. Lisäksi puhdasvesiasemalla käytetään happo-emäksisiä reagensseja, kuten natriumhydroksidia ja suolahappoa, anioni- ja kationihartsien regeneroimiseksi happo-emäksisen regenerointijäteveden tuottamiseksi. Pesujätevettä syntyy myös happo-emäksisen jätekaasun pesuprosessin aikana. Integroitujen piirien valmistusyrityksissä happo-emäksisen jäteveden määrä on erityisen suuri.
3. Orgaaninen jätevesi:
Erilaisten tuotantoprosessien vuoksi puolijohdeteollisuudessa käytettyjen orgaanisten liuottimien määrä vaihtelee suuresti. Puhdistusaineina orgaanisia liuottimia käytetään kuitenkin edelleen laajalti pakkausten valmistuksen eri vaiheissa. Jotkut liuottimet päätyvät orgaaniseen jäteveteen.
4. Muut jätevedet:
Puolijohteiden valmistusprosessin etsausprosessissa käytetään dekontaminaatioon suuria määriä ammoniakkia, fluoria ja erittäin puhdasta vettä, mikä tuottaa runsaasti ammoniakkia sisältävää jätevesipäästöä.
Galvanointiprosessi on välttämätön puolijohdepakkausprosessissa. Siru on puhdistettava galvanoinnin jälkeen, ja tässä prosessissa syntyy galvanoinnin puhdistusjätevettä. Koska galvanoinnissa käytetään joitakin metalleja, galvanoinnin puhdistusjätevedessä on metalli-ionipäästöjä, kuten lyijyä, tinaa, kiekkoja, sinkkiä, alumiinia jne.
Jätekaasu
Koska puolijohdeprosessilla on erittäin korkeat vaatimukset leikkaussalin puhtaudelle, käytetään yleensä puhaltimia prosessin aikana haihtuvien erilaisten jätekaasujen poistamiseen. Siksi puolijohdeteollisuuden jätekaasupäästöille on ominaista suuri pakokaasun tilavuus ja alhainen päästöpitoisuus. Jätekaasupäästöt ovat myös pääasiassa haihtuvia.
Nämä jätekaasupäästöt voidaan jakaa pääasiassa neljään luokkaan: hapan kaasu, emäksinen kaasu, orgaaninen jätekaasu ja myrkyllinen kaasu.
1. Happo-emäksinen jätekaasu:
Happo-emäsjätekaasu syntyy pääasiassa diffuusiosta,Sydän- ja verisuonitauti, CMP- ja etsausprosessit, joissa kiekon puhdistamiseen käytetään happo-emäksistä puhdistusliuosta.
Tällä hetkellä puolijohteiden valmistusprosessissa yleisimmin käytetty puhdistusliuotin on vetyperoksidin ja rikkihapon seos.
Näissä prosesseissa syntyvä jätekaasu sisältää happamia kaasuja, kuten rikkihappoa, fluorivetyhappoa, suolahappoa, typpihappoa ja fosforihappoa, ja emäksinen kaasu on pääasiassa ammoniakkia.
2. Orgaaninen jätekaasu:
Orgaaninen jätekaasu on peräisin pääasiassa prosesseista, kuten fotolitografiasta, kehityksestä, etsauksesta ja diffuusiosta. Näissä prosesseissa orgaanista liuosta (kuten isopropyylialkoholia) käytetään kiekon pinnan puhdistamiseen, ja haihtumisesta syntyvä jätekaasu on yksi orgaanisen jätekaasun lähteistä;
Samaan aikaan fotolitografiassa ja etsauksessa käytetty fotoresisti (fotoresisti) sisältää haihtuvia orgaanisia liuottimia, kuten butyyliasetaattia, joka haihtuu ilmakehään kiekkojen käsittelyprosessin aikana, mikä on toinen orgaanisen jätekaasun lähde.
3. Myrkyllinen jätekaasu:
Myrkyllistä jätekaasua syntyy pääasiassa prosesseissa, kuten kidepitaksiassa, kuivaetsauksessa ja CVD:ssä. Näissä prosesseissa kiekon käsittelyyn käytetään erilaisia erittäin puhtaita erikoiskaasuja, kuten piitä (SiHj), fosforia (PH3), hiilitetrakloridia (CFJ), boraania, booritrioksidia jne. Jotkut erikoiskaasut ovat myrkyllisiä, tukehduttavia ja syövyttäviä.
Samaan aikaan puolijohdevalmistuksessa kemiallisen höyrypinnoituksen jälkeisessä kuivaetsaus- ja puhdistusprosessissa tarvitaan suuri määrä täysoksidikaasua (PFCS), kuten NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 jne. Näillä perfluoratuilla yhdisteillä on voimakas absorptio infrapunavaloalueella ja ne pysyvät ilmakehässä pitkään. Niitä pidetään yleisesti maailmanlaajuisen kasvihuoneilmiön pääasiallisena lähteenä.
4. Pakkausprosessin jätekaasu:
Puolijohteiden valmistusprosessiin verrattuna puolijohteiden pakkausprosessissa syntyvä jätekaasu on suhteellisen yksinkertaista, pääasiassa happamaa kaasua, epoksihartsia ja pölyä.
Happamaa jätekaasua syntyy pääasiassa prosesseissa, kuten galvanoinnissa;
Paistamisen aikana tuotteen liimauksen ja sulkemisen jälkeen syntyy paistamisen jätekaasua;
Kuutiointikone tuottaa kiekkojen leikkausprosessin aikana jätekaasua, joka sisältää pieniä määriä piipölyä.
Ympäristön saastumisongelmat
Puolijohdeteollisuuden ympäristön saastumisongelmien osalta tärkeimmät ratkaistavat ongelmat ovat:
· Laajamittainen ilmansaasteiden ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) päästö fotolitografiaprosessissa;
· Perfluorattujen yhdisteiden (PFCS) päästöt plasmaetsaus- ja kemiallisen höyrypinnoituksen prosesseissa;
· Laajamittainen energian ja veden kulutus tuotannossa ja työntekijöiden turvallisuuden suojelu;
· Sivutuotteiden kierrätys ja saastumisen seuranta;
· Vaarallisten kemikaalien käyttöön liittyvät ongelmat pakkausprosesseissa.
Puhdas tuotanto
Puolijohdelaitteiden puhdasta tuotantoteknologiaa voidaan parantaa raaka-aineiden, prosessien ja prosessinohjauksen näkökulmasta.
Raaka-aineiden ja energian parantaminen
Ensinnäkin materiaalien puhtautta on valvottava tiukasti epäpuhtauksien ja hiukkasten pääsyn vähentämiseksi.
Toiseksi, saapuville komponenteille tai puolivalmisteille on tehtävä erilaisia lämpötila-, vuoto-, tärinä-, suurjännite-sähköisku- ja muita testejä ennen niiden käyttöönottoa.
Lisäksi apumateriaalien puhtautta tulisi valvoa tarkasti. Puhtaan energian tuotantoon voidaan käyttää suhteellisen monia teknologioita.
Optimoi tuotantoprosessi
Puolijohdeteollisuus pyrkii itse vähentämään ympäristövaikutuksiaan prosessiteknologisten parannusten avulla.
Esimerkiksi 1970-luvulla orgaanisia liuottimia käytettiin pääasiassa kiekkojen puhdistukseen integroitujen piirien puhdistustekniikassa. 1980-luvulla kiekkojen puhdistukseen käytettiin happo- ja emäsliuoksia, kuten rikkihappoa. 1990-luvulle asti kehitettiin plasmahappipuhdistustekniikkaa.
Pakkausten osalta useimmat yritykset käyttävät tällä hetkellä galvanointitekniikkaa, joka aiheuttaa raskasmetallien saastumista ympäristölle.
Shanghain pakkaustehtaat eivät kuitenkaan enää käytä galvanointitekniikkaa, joten raskasmetallien ympäristövaikutusta ei ole. Voidaan havaita, että puolijohdeteollisuus vähentää vähitellen ympäristövaikutuksiaan prosessien parantamisen ja kemikaalien korvaamisen avulla omassa kehitysprosessissaan, mikä seuraa myös nykyistä maailmanlaajuista kehitystrendiä, jossa ympäristöön perustuva prosessi- ja tuotesuunnittelu on käynnissä.
Tällä hetkellä tehdään lisää paikallisia prosessiparannuksia, mukaan lukien:
·Pelkästään ammoniumpitoisen PFCS-kaasun korvaaminen ja vähentäminen, kuten vähäisen kasvihuonevaikutuksen omaavan PFC-kaasun käyttö voimakkaan kasvihuonevaikutuksen omaavan kaasun korvaamiseksi, kuten prosessivirran parantaminen ja prosessissa käytettävän PFCS-kaasun määrän vähentäminen;
·Usean kiekon puhdistuksen parantaminen yhden kiekon puhdistukseksi puhdistusprosessissa käytettävien kemiallisten puhdistusaineiden määrän vähentämiseksi.
·Tiukka prosessinohjaus:
a. Toteuta valmistusprosessin automatisointi, joka mahdollistaa tarkan prosessoinnin ja erätuotannon sekä vähentää manuaalisen toiminnan korkeaa virhetasoa;
b. Erittäin puhtaan prosessin ympäristötekijät, noin 5 % tai vähemmän saantohäviöstä johtuu ihmisistä ja ympäristöstä. Erittäin puhtaan prosessin ympäristötekijöitä ovat pääasiassa ilman puhtaus, erittäin puhdas vesi, paineilma, CO2, N2, lämpötila, kosteus jne. Puhtaan työpajan puhtaustaso mitataan usein sallitun hiukkasten enimmäismäärällä ilmatilavuusyksikköä kohti, eli hiukkasten lukumääräpitoisuudella;
c. Vahvista havaitsemista ja valitse asianmukaiset avainkohdat havaitsemista varten työasemilla, joilla syntyy suuria määriä jätettä tuotantoprosessin aikana.
Tervetuloa kaikki asiakkaat ympäri maailmaa käymään luonamme keskustelemaan lisää!
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
Julkaisun aika: 13. elokuuta 2024