Proizvodnja poluvodičkih uređaja uglavnom uključuje diskretne uređaje, integrirane krugove i procese njihovog pakiranja.
Proizvodnja poluvodiča može se podijeliti u tri faze: proizvodnja materijala tijela proizvoda, proizvodoblatnaproizvodnja i montaža uređaja. Među njima, najozbiljnije zagađenje je faza proizvodnje pločica.
Zagađivači se uglavnom dijele na otpadne vode, otpadne plinove i kruti otpad.
Proces proizvodnje čipa:
Silicijska pločicanakon vanjskog brušenja - čišćenja - oksidacije - ujednačenog otpora - fotolitografije - razvijanja - jetkanja - difuzije, ionske implantacije - kemijskog taloženja parom - kemijsko-mehaničkog poliranja - metalizacije itd.
Otpadne vode
U svakom koraku procesa proizvodnje i ispitivanja pakiranja poluvodiča stvara se velika količina otpadnih voda, uglavnom kiselo-baznih otpadnih voda, otpadnih voda koje sadrže amonijak i organskih otpadnih voda.
1. Otpadne vode koje sadrže fluor:
Fluorovodična kiselina postaje glavno otapalo koje se koristi u procesima oksidacije i jetkanja zbog svojih oksidirajućih i korozivnih svojstava. Otpadne vode koje sadrže fluor u procesu uglavnom potječu iz procesa difuzije i kemijsko-mehaničkog poliranja u procesu proizvodnje čipova. U procesu čišćenja silicijskih pločica i srodnog pribora, klorovodična kiselina se također koristi mnogo puta. Svi ovi procesi se dovršavaju u namjenskim spremnicima za jetkanje ili opremi za čišćenje, tako da se otpadne vode koje sadrže fluor mogu ispuštati neovisno. Prema koncentraciji, mogu se podijeliti na otpadne vode koje sadrže fluor visoke koncentracije i otpadne vode koje sadrže amonijak niske koncentracije. Općenito, koncentracija otpadnih voda koje sadrže amonijak visoke koncentracije može doseći 100-1200 mg/L. Većina tvrtki reciklira ovaj dio otpadnih voda za procese koji ne zahtijevaju visoku kvalitetu vode.
2. Kiselo-bazne otpadne vode:
Gotovo svaki proces u procesu proizvodnje integriranih krugova zahtijeva čišćenje čipa. Trenutno su sumporna kiselina i vodikov peroksid najčešće korištene tekućine za čišćenje u procesu proizvodnje integriranih krugova. Istodobno se koriste i kiselinsko-bazni reagensi poput dušične kiseline, klorovodične kiseline i amonijačne vode.
Kiselo-bazna otpadna voda iz proizvodnog procesa uglavnom nastaje procesom čišćenja u procesu proizvodnje čipova. U procesu pakiranja, čip se tretira kiselo-baznom otopinom tijekom galvanizacije i kemijske analize. Nakon obrade, potrebno ga je oprati čistom vodom kako bi se dobila kiselo-bazna otpadna voda za pranje. Osim toga, kiselo-bazni reagensi poput natrijevog hidroksida i klorovodične kiseline također se koriste u stanici za čistu vodu za regeneraciju anionskih i kationskih smola za proizvodnju kiselo-bazne regeneracijske otpadne vode. Otpadna voda od pranja također se proizvodi tijekom procesa pranja kiselo-baznih otpadnih plinova. U tvrtkama koje proizvode integrirane krugove, količina kiselo-bazne otpadne vode je posebno velika.
3. Organske otpadne vode:
Zbog različitih proizvodnih procesa, količina organskih otapala koja se koriste u industriji poluvodiča vrlo je različita. Međutim, kao sredstva za čišćenje, organska otapala se i dalje široko koriste u raznim dijelovima proizvodnje ambalaže. Neka otapala postaju organski otpadni materijali.
4. Ostale otpadne vode:
Proces jetkanja u procesu proizvodnje poluvodiča koristit će veliku količinu amonijaka, fluora i vode visoke čistoće za dekontaminaciju, čime se stvara ispuštanje otpadnih voda koje sadrže amonijak visoke koncentracije.
Proces galvanizacije je potreban u procesu pakiranja poluvodiča. Čip se mora očistiti nakon galvanizacije, a u tom procesu će se generirati otpadna voda od čišćenja galvanizacije. Budući da se neki metali koriste u galvanizaciji, u otpadnoj vodi od čišćenja galvanizacije doći će do emisije metalnih iona, kao što su olovo, kositar, disk, cink, aluminij itd.
Otpadni plin
Budući da proces proizvodnje poluvodiča ima izuzetno visoke zahtjeve za čistoću operacijske prostorije, ventilatori se obično koriste za odvodnju različitih vrsta otpadnih plinova koji isparavaju tijekom procesa. Stoga su emisije otpadnih plinova u industriji poluvodiča karakterizirane velikim volumenom ispušnih plinova i niskom koncentracijom emisija. Emisije otpadnih plinova također su uglavnom isparljive.
Ove emisije otpadnih plinova mogu se uglavnom podijeliti u četiri kategorije: kiseli plin, alkalni plin, organski otpadni plin i otrovni plin.
1. Kiselo-bazni otpadni plin:
Kiselo-bazni otpadni plin uglavnom nastaje difuzijom,KVB, CMP i postupci jetkanja, koji koriste kiselo-baznu otopinu za čišćenje pločice.
Trenutno je najčešće korišteno otapalo za čišćenje u procesu proizvodnje poluvodiča smjesa vodikovog peroksida i sumporne kiseline.
Otpadni plin koji nastaje u tim procesima uključuje kisele plinove poput sumporne kiseline, fluorovodične kiseline, klorovodične kiseline, dušične kiseline i fosforne kiseline, a alkalni plin je uglavnom amonijak.
2. Organski otpadni plin:
Organski otpadni plin uglavnom nastaje iz procesa kao što su fotolitografija, razvijanje, jetkanje i difuzija. U tim procesima, organska otopina (kao što je izopropilni alkohol) koristi se za čišćenje površine pločice, a otpadni plin koji nastaje isparavanjem jedan je od izvora organskog otpadnog plina;
Istovremeno, fotorezist (fotorezist) koji se koristi u procesu fotolitografije i jetkanja sadrži hlapljiva organska otapala, poput butil acetata, koja isparavaju u atmosferu tijekom procesa obrade pločice, što je još jedan izvor organskog otpadnog plina.
3. Otrovni otpadni plin:
Toksični otpadni plin uglavnom nastaje iz procesa kao što su kristalna epitaksija, suho jetkanje i CVD. U tim se procesima za obradu pločice koristi niz visokočistih specijalnih plinova, kao što su silicij (SiHj), fosfor (PH3), ugljikov tetraklorid (CFJ), boran, borov trioksid itd. Neki specijalni plinovi su otrovni, zagušljivi i korozivni.
Istovremeno, u procesu suhog jetkanja i čišćenja nakon kemijskog taloženja iz pare u proizvodnji poluvodiča, potrebna je velika količina plina punog oksida (PFCS), kao što su NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 itd. Ovi perfluorirani spojevi imaju snažnu apsorpciju u području infracrvene svjetlosti i dugo se zadržavaju u atmosferi. Općenito se smatraju glavnim izvorom globalnog efekta staklenika.
4. Otpadni plin iz procesa pakiranja:
U usporedbi s procesom proizvodnje poluvodiča, otpadni plin koji nastaje procesom pakiranja poluvodiča relativno je jednostavan, uglavnom se sastoji od kiselog plina, epoksidne smole i prašine.
Kiseli otpadni plin uglavnom nastaje u procesima kao što je galvanizacija;
Otpadni plin od pečenja nastaje u procesu pečenja nakon lijepljenja i brtvljenja proizvoda;
Stroj za rezanje stvara otpadni plin koji sadrži tragove silicijeve prašine tijekom procesa rezanja pločice.
Problemi onečišćenja okoliša
Što se tiče problema onečišćenja okoliša u industriji poluvodiča, glavni problemi koje treba riješiti su:
· Emisija onečišćujućih tvari u zrak i hlapljivih organskih spojeva (VOC) velikih razmjera u procesu fotolitografije;
· Emisija perfluoriranih spojeva (PFCS) u procesima plazma jetkanja i kemijskog taloženja iz pare;
· Velika potrošnja energije i vode u proizvodnji i zaštita sigurnosti radnika;
· Recikliranje i praćenje onečišćenja nusproizvoda;
· Problemi korištenja opasnih kemikalija u procesima pakiranja.
Čista proizvodnja
Tehnologija čiste proizvodnje poluvodičkih uređaja može se poboljšati s aspekta sirovina, procesa i kontrole procesa.
Poboljšanje sirovina i energije
Prvo, čistoća materijala treba strogo kontrolirati kako bi se smanjio unos nečistoća i čestica.
Drugo, prije puštanja u proizvodnju, na ulaznim komponentama ili poluproizvodima treba provesti različita ispitivanja temperature, otkrivanja curenja, vibracija, električnog udara visokog napona i druga ispitivanja.
Osim toga, čistoća pomoćnih materijala treba biti strogo kontrolirana. Postoji relativno mnogo tehnologija koje se mogu koristiti za čistu proizvodnju energije.
Optimizirajte proizvodni proces
Sama industrija poluvodiča nastoji smanjiti svoj utjecaj na okoliš kroz poboljšanja procesne tehnologije.
Na primjer, 1970-ih, organska otapala su se uglavnom koristila za čišćenje pločica u tehnologiji čišćenja integriranih krugova. U 1980-ima, za čišćenje pločica korištene su kisele i lužnate otopine poput sumporne kiseline. Do 1990-ih razvijena je tehnologija čišćenja plazma kisikom.
Što se tiče pakiranja, većina tvrtki trenutno koristi tehnologiju galvanizacije, koja uzrokuje onečišćenje okoliša teškim metalima.
Međutim, tvornice pakiranja u Šangaju više ne koriste tehnologiju galvanizacije, tako da nema utjecaja teških metala na okoliš. Može se utvrditi da poluvodička industrija postupno smanjuje svoj utjecaj na okoliš kroz poboljšanja procesa i kemijske zamjene u vlastitom procesu razvoja, što također prati trenutni globalni trend razvoja zagovaranja dizajna procesa i proizvoda temeljenog na okolišu.
Trenutno se provodi više lokalnih poboljšanja procesa, uključujući:
· Zamjena i smanjenje korištenja amonijevog PFCS plina, kao što je korištenje PFC plina s niskim efektom staklenika za zamjenu plina s visokim efektom staklenika, kao što je poboljšanje protoka procesa i smanjenje količine PFCS plina koji se koristi u procesu;
·Poboljšanje čišćenja više pločica na čišćenje pojedinačnih pločica kako bi se smanjila količina kemijskih sredstava za čišćenje korištenih u procesu čišćenja.
· Stroga kontrola procesa:
a. Ostvariti automatizaciju proizvodnog procesa, što može ostvariti preciznu obradu i serijsku proizvodnju te smanjiti visoku stopu pogrešaka ručnog rada;
b. Čimbenici okoliša ultračistog procesa, oko 5% ili manje gubitka prinosa uzrokovano je ljudima i okolišem. Čimbenici okoliša ultračistog procesa uglavnom uključuju čistoću zraka, vodu visoke čistoće, komprimirani zrak, CO2, N2, temperaturu, vlažnost itd. Razina čistoće čiste radionice često se mjeri maksimalnim dopuštenim brojem čestica po jedinici volumena zraka, odnosno koncentracijom broja čestica;
c. Pojačati detekciju i odabrati odgovarajuće ključne točke za detekciju na radnim mjestima s velikim količinama otpada tijekom proizvodnog procesa.
Dobrodošli svi kupci iz cijelog svijeta da nas posjete radi daljnje rasprave!
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
Vrijeme objave: 13. kolovoza 2024.