A produción de dispositivos semicondutores inclúe principalmente dispositivos discretos, circuítos integrados e os seus procesos de empaquetado.
A produción de semicondutores pódese dividir en tres etapas: produción do material do corpo do produto, produción do produtoobleafabricación e montaxe de dispositivos. Entre eles, a contaminación máis grave é a fase de fabricación da oblea do produto.
Os contaminantes divídense principalmente en augas residuais, gases residuais e residuos sólidos.
Proceso de fabricación de chips:
Oblea de siliciodespois de moenda externa - limpeza - oxidación - resistencia uniforme - fotolitografía - revelado - gravado - difusión, implantación de ións - deposición química de vapor - pulido químico-mecánico - metalización, etc.
Augas residuais
En cada paso do proceso de fabricación de semicondutores e probas de envasado xérase unha gran cantidade de augas residuais, principalmente augas residuais ácido-base, augas residuais que conteñen amoníaco e augas residuais orgánicas.
1. Augas residuais que conteñen flúor:
O ácido fluorhídrico convértese no principal solvente empregado nos procesos de oxidación e gravado debido ás súas propiedades oxidantes e corrosivas. As augas residuais que conteñen flúor no proceso proceden principalmente do proceso de difusión e do proceso de pulido químico-mecánico no proceso de fabricación de chips. No proceso de limpeza de obleas de silicio e utensilios relacionados, o ácido clorhídrico tamén se emprega moitas veces. Todos estes procesos realízanse en tanques de gravado ou equipos de limpeza específicos, polo que as augas residuais que conteñen flúor poden descargarse de forma independente. Segundo a concentración, pódense dividir en augas residuais que conteñen flúor de alta concentración e augas residuais que conteñen amoníaco de baixa concentración. Xeralmente, a concentración de augas residuais que conteñen amoníaco de alta concentración pode alcanzar os 100-1200 mg/L. A maioría das empresas reciclan esta parte das augas residuais para procesos que non requiren auga de alta calidade.
2. Augas residuais ácido-base:
Case todos os procesos do proceso de fabricación de circuítos integrados requiren a limpeza do chip. Na actualidade, o ácido sulfúrico e o peróxido de hidróxeno son os fluídos de limpeza máis empregados no proceso de fabricación de circuítos integrados. Ao mesmo tempo, tamén se empregan reactivos ácido-base como o ácido nítrico, o ácido clorhídrico e a auga amoníaca.
As augas residuais ácido-base do proceso de fabricación proceden principalmente do proceso de limpeza no proceso de fabricación de chips. No proceso de empaquetado, o chip trátase cunha solución ácido-base durante a galvanoplastia e a análise química. Despois do tratamento, cómpre lavalo con auga pura para producir augas residuais de lavado ácido-base. Ademais, na estación de auga pura tamén se usan reactivos ácido-base como o hidróxido de sodio e o ácido clorhídrico para rexenerar resinas aniónicas e catiónicas para producir augas residuais de rexeneración ácido-base. A auga de lavado posterior tamén se produce durante o proceso de lavado de gases residuais ácido-base. Nas empresas de fabricación de circuítos integrados, a cantidade de augas residuais ácido-base é particularmente grande.
3. Augas residuais orgánicas:
Debido aos diferentes procesos de produción, a cantidade de solventes orgánicos empregados na industria dos semicondutores é moi diferente. Non obstante, como axentes de limpeza, os solventes orgánicos aínda se empregan amplamente en varios procesos de fabricación de envases. Algúns solventes convértense en augas residuais orgánicas de descarga.
4. Outras augas residuais:
O proceso de gravado do proceso de produción de semicondutores empregará unha gran cantidade de amoníaco, flúor e auga de alta pureza para a descontaminación, xerando así unha descarga de augas residuais que conteñen amoníaco de alta concentración.
O proceso de galvanoplastia é necesario no proceso de empaquetado de semicondutores. É necesario limpar o chip despois da galvanoplastia, e neste proceso xeraranse augas residuais de limpeza da galvanoplastia. Dado que se usan algúns metais na galvanoplastia, haberá emisións de ións metálicos nas augas residuais de limpeza da galvanoplastia, como chumbo, estaño, disco, zinc, aluminio, etc.
Gas residual
Dado que o proceso dos semicondutores ten uns requisitos extremadamente altos para a limpeza da sala de operacións, os ventiladores adoitan empregarse para extraer varios tipos de gases residuais volatilizados durante o proceso. Polo tanto, as emisións de gases residuais na industria dos semicondutores caracterízanse por un gran volume de escape e unha baixa concentración de emisións. As emisións de gases residuais tamén se volatilizan principalmente.
Estas emisións de gases residuais pódense dividir principalmente en catro categorías: gases ácidos, gases alcalinos, gases residuais orgánicos e gases tóxicos.
1. Gas residual ácido-base:
Os gases residuais ácido-base proceden principalmente da difusión,ECV, CMP e procesos de gravado, que empregan unha solución de limpeza ácido-base para limpar a oblea.
Na actualidade, o disolvente de limpeza máis empregado no proceso de fabricación de semicondutores é unha mestura de peróxido de hidróxeno e ácido sulfúrico.
Os gases residuais xerados nestes procesos inclúen gases ácidos como o ácido sulfúrico, o ácido fluorhídrico, o ácido clorhídrico, o ácido nítrico e o ácido fosfórico, e o gas alcalino é principalmente amoníaco.
2. Gases residuais orgánicos:
Os gases residuais orgánicos proceden principalmente de procesos como a fotolitografía, o revelado, o gravado e a difusión. Nestes procesos, utilízase unha solución orgánica (como o alcohol isopropílico) para limpar a superficie da oblea, e os gases residuais xerados pola volatilización son unha das fontes de gases residuais orgánicos;
Ao mesmo tempo, a fotorresina (fotorresina) utilizada no proceso de fotolitografía e gravado contén solventes orgánicos volátiles, como o acetato de butilo, que se volatiliza na atmosfera durante o proceso de procesamento de obleas, o que constitúe outra fonte de gas residual orgánico.
3. Gases residuais tóxicos:
Os gases residuais tóxicos proceden principalmente de procesos como a epitaxia cristalina, o gravado en seco e a CVD. Nestes procesos, utilízase unha variedade de gases especiais de alta pureza para procesar a oblea, como o silicio (SiHj), o fósforo (PH3), o tetracloruro de carbono (CFJ), o borano, o trióxido de boro, etc. Algúns gases especiais son tóxicos, asfixiantes e corrosivos.
Ao mesmo tempo, no proceso de gravado e limpeza en seco despois da deposición química de vapor na fabricación de semicondutores, requírese unha gran cantidade de gas óxido completo (PFCS), como NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, etc. Estes compostos perfluorados teñen unha forte absorción na rexión da luz infravermella e permanecen na atmosfera durante moito tempo. Xeralmente considéranse a principal fonte do efecto invernadoiro global.
4. Gases residuais do proceso de envasado:
En comparación co proceso de fabricación de semicondutores, o gas residual xerado polo proceso de empaquetado de semicondutores é relativamente simple, principalmente gas ácido, resina epoxi e po.
Os gases residuais ácidos xéranse principalmente en procesos como a galvanoplastia;
Os gases residuais de cocción xéranse no proceso de cocción despois do pegado e selado do produto;
A máquina de corte en dados xera gases residuais que conteñen trazas de po de silicio durante o proceso de corte de obleas.
Problemas de contaminación ambiental
Para os problemas de contaminación ambiental na industria dos semicondutores, os principais problemas que cómpre resolver son:
· Emisión a grande escala de contaminantes atmosféricos e compostos orgánicos volátiles (COV) no proceso de fotolitografía;
· Emisión de compostos perfluorados (PFCS) en procesos de gravado por plasma e deposición química de vapor;
· Consumo a grande escala de enerxía e auga na produción e protección da seguridade dos traballadores;
· Reciclaxe e seguimento da contaminación de subprodutos;
· Problemas do uso de produtos químicos perigosos nos procesos de envasado.
Produción limpa
A tecnoloxía de produción limpa de dispositivos semicondutores pode mellorar desde os aspectos das materias primas, os procesos e o control de procesos.
Mellora das materias primas e da enerxía
En primeiro lugar, a pureza dos materiais debe controlarse estritamente para reducir a introdución de impurezas e partículas.
En segundo lugar, débense realizar varias probas de temperatura, detección de fugas, vibracións, descargas eléctricas de alta tensión e outras nos compoñentes ou produtos semiacabados entrantes antes de que se poñan en produción.
Ademais, a pureza dos materiais auxiliares debe ser estritamente controlada. Existen relativamente moitas tecnoloxías que se poden empregar para a produción limpa de enerxía.
Optimizar o proceso de produción
A propia industria dos semicondutores esfórzase por reducir o seu impacto no medio ambiente mediante melloras na tecnoloxía de procesos.
Por exemplo, na década de 1970, os solventes orgánicos empregábanse principalmente para limpar as obleas na tecnoloxía de limpeza de circuítos integrados. Na década de 1980, empregábanse solucións ácidas e alcalinas como o ácido sulfúrico para limpar as obleas. Ata a década de 1990, desenvolveuse a tecnoloxía de limpeza con osíxeno por plasma.
En canto aos envases, a maioría das empresas empregan actualmente tecnoloxía de galvanoplastia, o que contamina o medio ambiente con metais pesados.
Non obstante, as plantas de envasado de Shanghai xa non empregan a tecnoloxía de galvanoplastia, polo que os metais pesados non teñen ningún impacto no medio ambiente. Pódese observar que a industria dos semicondutores está a reducir gradualmente o seu impacto no medio ambiente mediante melloras nos procesos e substitución química no seu propio proceso de desenvolvemento, o que tamén segue a actual tendencia de desenvolvemento global de defender o deseño de procesos e produtos baseado no medio ambiente.
Na actualidade, estánse a levar a cabo máis melloras nos procesos locais, entre as que se inclúen:
·Substitución e redución do gas PFCS totalmente amónico, como o uso de gas PFC con baixo efecto invernadoiro para substituír o gas con alto efecto invernadoiro, mellorando o fluxo do proceso e reducindo a cantidade de gas PFCS utilizado no proceso;
·Mellorar a limpeza de varias obleas a unha soa para reducir a cantidade de axentes de limpeza químicos empregados no proceso de limpeza.
·Control rigoroso do proceso:
a. Realizar a automatización do proceso de fabricación, o que pode realizar un procesamento preciso e a produción por lotes, e reducir a alta taxa de erro da operación manual;
b. Factores ambientais do proceso ultralimpo: arredor do 5 % ou menos da perda de rendemento débese ás persoas e ao medio ambiente. Os factores ambientais do proceso ultralimpo inclúen principalmente a limpeza do aire, a auga de alta pureza, o aire comprimido, o CO2, o N2, a temperatura, a humidade, etc. O nivel de limpeza dun taller limpo mídese a miúdo polo número máximo de partículas permitidas por unidade de volume de aire, é dicir, a concentración de partículas;
c. Reforzar a detección e seleccionar puntos clave axeitados para a detección en postos de traballo con grandes cantidades de residuos durante o proceso de produción.
Benvidos a calquera cliente de todo o mundo para que nos visite para unha conversa máis profunda!
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
Data de publicación: 13 de agosto de 2024