Produksi perangkat semikonduktor terutama meliputi perangkat diskrit, sirkuit terpadu, dan proses pengemasannya.
Produksi semikonduktor dapat dibagi menjadi tiga tahap: produksi bahan badan produk, produk.kue wafermanufaktur dan perakitan perangkat. Di antara semuanya, polusi paling serius terjadi pada tahap pembuatan wafer produk.
Zat pencemar pada dasarnya terbagi menjadi air limbah, gas buang, dan limbah padat.
Proses pembuatan chip:
Lempeng silikonsetelah penggerindaan eksternal - pembersihan - oksidasi - resist seragam - fotolitografi - pengembangan - etsa - difusi, implantasi ion - deposisi uap kimia - pemolesan mekanik kimia - metalisasi, dll.
Air limbah
Sejumlah besar air limbah dihasilkan di setiap tahapan proses pembuatan dan pengujian pengemasan semikonduktor, terutama air limbah asam-basa, air limbah yang mengandung amonia, dan air limbah organik.
1. Air limbah yang mengandung fluorin:
Asam fluorida menjadi pelarut utama yang digunakan dalam proses oksidasi dan etsa karena sifat oksidatif dan korosifnya. Limbah cair yang mengandung fluorin dalam proses ini terutama berasal dari proses difusi dan proses pemolesan mekanis kimia dalam proses pembuatan chip. Dalam proses pembersihan wafer silikon dan peralatan terkait, asam klorida juga sering digunakan. Semua proses ini diselesaikan dalam tangki etsa atau peralatan pembersihan khusus, sehingga limbah cair yang mengandung fluorin dapat dibuang secara terpisah. Berdasarkan konsentrasinya, limbah cair tersebut dapat dibagi menjadi limbah cair yang mengandung fluorin dengan konsentrasi tinggi dan limbah cair yang mengandung amonia dengan konsentrasi rendah. Umumnya, konsentrasi limbah cair yang mengandung amonia dengan konsentrasi tinggi dapat mencapai 100-1200 mg/L. Sebagian besar perusahaan mendaur ulang bagian limbah cair ini untuk proses yang tidak memerlukan kualitas air yang tinggi.
2. Air limbah asam-basa:
Hampir setiap proses dalam pembuatan sirkuit terpadu membutuhkan pembersihan chip. Saat ini, asam sulfat dan hidrogen peroksida adalah cairan pembersih yang paling umum digunakan dalam proses pembuatan sirkuit terpadu. Pada saat yang sama, reagen asam-basa seperti asam nitrat, asam klorida, dan larutan amonia juga digunakan.
Limbah air asam-basa dari proses manufaktur terutama berasal dari proses pembersihan dalam proses pembuatan chip. Dalam proses pengemasan, chip diolah dengan larutan asam-basa selama proses elektroplating dan analisis kimia. Setelah pengolahan, chip perlu dicuci dengan air murni untuk menghasilkan limbah air cucian asam-basa. Selain itu, reagen asam-basa seperti natrium hidroksida dan asam klorida juga digunakan di stasiun air murni untuk meregenerasi resin anion dan kation untuk menghasilkan limbah air regenerasi asam-basa. Air sisa pencucian juga dihasilkan selama proses pencucian gas buang asam-basa. Di perusahaan manufaktur sirkuit terpadu, jumlah limbah air asam-basa sangat besar.
3. Air limbah organik:
Karena perbedaan proses produksi, jumlah pelarut organik yang digunakan dalam industri semikonduktor sangat beragam. Namun, sebagai bahan pembersih, pelarut organik masih banyak digunakan di berbagai tahapan pembuatan dan pengemasan. Beberapa pelarut bahkan menjadi limbah cair organik.
4. Limbah cair lainnya:
Proses etsa dalam produksi semikonduktor akan menggunakan sejumlah besar amonia, fluorin, dan air murni untuk dekontaminasi, sehingga menghasilkan limbah cair yang mengandung amonia dengan konsentrasi tinggi.
Proses pelapisan listrik (elektroplating) diperlukan dalam proses pengemasan semikonduktor. Chip perlu dibersihkan setelah pelapisan listrik, dan air limbah pembersihan pelapisan listrik akan dihasilkan dalam proses ini. Karena beberapa logam digunakan dalam pelapisan listrik, akan ada emisi ion logam dalam air limbah pembersihan pelapisan listrik, seperti timbal, timah, seng, aluminium, dll.
Gas buang
Karena proses semikonduktor memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk kebersihan ruang operasi, kipas biasanya digunakan untuk menyedot berbagai jenis gas buang yang menguap selama proses tersebut. Oleh karena itu, emisi gas buang di industri semikonduktor dicirikan oleh volume pembuangan yang besar dan konsentrasi emisi yang rendah. Emisi gas buang juga sebagian besar berupa gas yang menguap.
Emisi gas buangan ini pada dasarnya dapat dibagi menjadi empat kategori: gas asam, gas basa, gas buangan organik, dan gas beracun.
1. Gas buang asam-basa:
Gas buang asam-basa terutama berasal dari difusi,Penyakit kardiovaskular, proses CMP dan etsa, yang menggunakan larutan pembersih asam-basa untuk membersihkan wafer.
Saat ini, pelarut pembersih yang paling umum digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor adalah campuran hidrogen peroksida dan asam sulfat.
Gas buangan yang dihasilkan dalam proses ini meliputi gas asam seperti asam sulfat, asam fluorida, asam klorida, asam nitrat, dan asam fosfat, sedangkan gas basa terutama adalah amonia.
2. Gas buang organik:
Gas buang organik terutama berasal dari proses seperti fotolitografi, pengembangan, etsa, dan difusi. Dalam proses ini, larutan organik (seperti isopropil alkohol) digunakan untuk membersihkan permukaan wafer, dan gas buang yang dihasilkan oleh penguapan merupakan salah satu sumber gas buang organik;
Pada saat yang sama, photoresist (bahan pelapis foto) yang digunakan dalam proses fotolitografi dan etsa mengandung pelarut organik yang mudah menguap, seperti butil asetat, yang menguap ke atmosfer selama proses pengolahan wafer, yang merupakan sumber lain dari gas buang organik.
3. Gas buangan beracun:
Gas buangan beracun terutama berasal dari proses seperti epitaksi kristal, etsa kering, dan CVD. Dalam proses ini, berbagai gas khusus dengan kemurnian tinggi digunakan untuk memproses wafer, seperti silikon (SiHj), fosfor (PH3), karbon tetraklorida (CFj), borana, boron trioksida, dll. Beberapa gas khusus bersifat beracun, menyebabkan sesak napas, dan korosif.
Pada saat yang sama, dalam proses etsa kering dan pembersihan setelah deposisi uap kimia dalam pembuatan semikonduktor, sejumlah besar gas oksida penuh (PFCS) dibutuhkan, seperti NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, dll. Senyawa perfluorinasi ini memiliki penyerapan yang kuat di wilayah cahaya inframerah dan bertahan di atmosfer dalam waktu lama. Senyawa-senyawa ini umumnya dianggap sebagai sumber utama efek rumah kaca global.
4. Gas buangan dari proses pengemasan:
Dibandingkan dengan proses manufaktur semikonduktor, gas buangan yang dihasilkan oleh proses pengemasan semikonduktor relatif sederhana, terutama berupa gas asam, resin epoksi, dan debu.
Gas buang asam terutama dihasilkan dalam proses seperti pelapisan listrik;
Gas buangan dari proses pemanggangan dihasilkan setelah proses penempelan dan penyegelan produk;
Mesin pemotong menghasilkan gas buangan yang mengandung sedikit debu silikon selama proses pemotongan wafer.
Masalah pencemaran lingkungan
Untuk permasalahan pencemaran lingkungan di industri semikonduktor, permasalahan utama yang perlu diatasi adalah:
• Emisi polutan udara dan senyawa organik volatil (VOC) dalam skala besar pada proses fotolitografi;
• Emisi senyawa perfluorinasi (PFCS) dalam proses etsa plasma dan deposisi uap kimia;
• Konsumsi energi dan air dalam skala besar dalam produksi dan perlindungan keselamatan pekerja;
• Daur ulang dan pemantauan polusi produk sampingan;
• Masalah penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pengemasan.
Produksi bersih
Teknologi produksi bersih perangkat semikonduktor dapat ditingkatkan dari aspek bahan baku, proses, dan pengendalian proses.
Meningkatkan kualitas bahan baku dan energi.
Pertama, kemurnian bahan harus dikontrol secara ketat untuk mengurangi masuknya pengotor dan partikel.
Kedua, berbagai pengujian suhu, deteksi kebocoran, getaran, sengatan listrik tegangan tinggi, dan pengujian lainnya harus dilakukan pada komponen atau produk setengah jadi yang masuk sebelum dimasukkan ke dalam proses produksi.
Selain itu, kemurnian bahan pembantu harus dikontrol secara ketat. Terdapat cukup banyak teknologi yang dapat digunakan untuk produksi energi bersih.
Optimalkan proses produksi
Industri semikonduktor sendiri berupaya mengurangi dampaknya terhadap lingkungan melalui peningkatan teknologi proses.
Sebagai contoh, pada tahun 1970-an, pelarut organik terutama digunakan untuk membersihkan wafer dalam teknologi pembersihan sirkuit terpadu. Pada tahun 1980-an, larutan asam dan basa seperti asam sulfat digunakan untuk membersihkan wafer. Hingga tahun 1990-an, teknologi pembersihan oksigen plasma dikembangkan.
Dari segi pengemasan, sebagian besar perusahaan saat ini menggunakan teknologi pelapisan listrik (elektroplating), yang akan menyebabkan polusi logam berat terhadap lingkungan.
Namun, pabrik pengemasan di Shanghai tidak lagi menggunakan teknologi pelapisan listrik, sehingga tidak ada dampak logam berat terhadap lingkungan. Dapat dilihat bahwa industri semikonduktor secara bertahap mengurangi dampaknya terhadap lingkungan melalui peningkatan proses dan substitusi kimia dalam proses pengembangannya sendiri, yang juga mengikuti tren perkembangan global saat ini yang menganjurkan desain proses dan produk berdasarkan lingkungan.
Saat ini, perbaikan proses lokal yang lebih banyak sedang dilakukan, termasuk:
• Penggantian dan pengurangan gas PFCS amonium secara keseluruhan, seperti menggunakan gas PFC dengan efek rumah kaca rendah untuk menggantikan gas dengan efek rumah kaca tinggi, misalnya dengan meningkatkan alur proses dan mengurangi jumlah gas PFCS yang digunakan dalam proses;
• Meningkatkan proses pembersihan multi-wafer menjadi pembersihan single-wafer untuk mengurangi jumlah bahan kimia pembersih yang digunakan dalam proses pembersihan.
•Kontrol proses yang ketat:
a. Mewujudkan otomatisasi proses manufaktur, yang dapat mewujudkan pemrosesan yang presisi dan produksi massal, serta mengurangi tingkat kesalahan yang tinggi pada operasi manual;
b. Faktor lingkungan proses ultra-bersih, sekitar 5% atau kurang dari kehilangan hasil disebabkan oleh manusia dan lingkungan. Faktor lingkungan proses ultra-bersih terutama meliputi kebersihan udara, air murni, udara terkompresi, CO2, N2, suhu, kelembaban, dll. Tingkat kebersihan bengkel bersih sering diukur dengan jumlah maksimum partikel yang diizinkan per satuan volume udara, yaitu konsentrasi jumlah partikel;
c. Memperkuat deteksi, dan memilih titik-titik kunci yang tepat untuk deteksi di stasiun kerja dengan jumlah limbah yang besar selama proses produksi.
Kami menyambut semua pelanggan dari seluruh dunia untuk mengunjungi kami guna diskusi lebih lanjut!
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
Waktu posting: 13 Agustus 2024