Pusvadītāju ierīču ražošana galvenokārt ietver diskrētas ierīces, integrētās shēmas un to iepakošanas procesus.
Pusvadītāju ražošanu var iedalīt trīs posmos: izstrādājuma korpusa materiāla ražošana, izstrādājumavafeleražošana un ierīču montāža. Starp tiem visnopietnākais piesārņojums ir produkta plākšņu ražošanas posms.
Piesārņotāji galvenokārt tiek iedalīti notekūdeņos, atkritumgāzēs un cietajos atkritumos.
Čipu ražošanas process:
Silīcija vafelepēc ārējās slīpēšanas - tīrīšanas - oksidēšanas - vienmērīgas rezista uzklāšanas - fotolitogrāfijas - attīstīšanas - kodināšanas - difūzijas, jonu implantācijas - ķīmiskās tvaiku pārklāšanas - ķīmiskās mehāniskās pulēšanas - metalizācijas u.c.
Notekūdeņi
Katrā pusvadītāju ražošanas un iepakojuma testēšanas procesa posmā rodas liels daudzums notekūdeņu, galvenokārt skābju-bāzu notekūdeņi, amonjaku saturoši notekūdeņi un organiskie notekūdeņi.
1. Fluoru saturoši notekūdeņi:
Pateicoties oksidējošajām un kodīgajām īpašībām, fluorūdeņražskābe kļūst par galveno šķīdinātāju, ko izmanto oksidācijas un kodināšanas procesos. Fluoru saturoši notekūdeņi šajā procesā galvenokārt rodas no difūzijas procesa un ķīmiskās mehāniskās pulēšanas procesa mikroshēmu ražošanas procesā. Silīcija plākšņu un saistīto piederumu tīrīšanas procesā sālsskābe tiek izmantota arī daudzas reizes. Visi šie procesi tiek veikti īpašās kodināšanas tvertnēs vai tīrīšanas iekārtās, tāpēc fluoru saturošus notekūdeņus var novadīt neatkarīgi. Pēc koncentrācijas tos var iedalīt augstas koncentrācijas fluoru saturošos notekūdeņos un zemas koncentrācijas amonjaku saturošos notekūdeņos. Parasti augstas koncentrācijas amonjaku saturošu notekūdeņu koncentrācija var sasniegt 100–1200 mg/l. Lielākā daļa uzņēmumu pārstrādā šo notekūdeņu daļu procesiem, kuriem nav nepieciešama augsta ūdens kvalitāte.
2. Skābes bāzes notekūdeņi:
Gandrīz katrā integrēto shēmu ražošanas procesā ir nepieciešama mikroshēmas tīrīšana. Pašlaik integrēto shēmu ražošanas procesā visbiežāk izmantotie tīrīšanas šķidrumi ir sērskābe un ūdeņraža peroksīds. Tajā pašā laikā tiek izmantoti arī skābju bāzes reaģenti, piemēram, slāpekļskābe, sālsskābe un amonjaka ūdens.
Ražošanas procesa skābju-bāzes notekūdeņi galvenokārt rodas mikroshēmu ražošanas procesa tīrīšanas procesā. Iepakošanas procesā mikroshēmu apstrādā ar skābju-bāzes šķīdumu galvanizācijas un ķīmiskās analīzes laikā. Pēc apstrādes tā jāmazgā ar tīru ūdeni, lai iegūtu skābju-bāzes mazgāšanas notekūdeņus. Turklāt tīrā ūdens stacijā skābju-bāzes reaģenti, piemēram, nātrija hidroksīds un sālsskābe, tiek izmantoti arī anjonu un katjonu sveķu reģenerācijai, lai iegūtu skābju-bāzes reģenerācijas notekūdeņus. Skābju-bāzes atgāzu mazgāšanas procesā rodas arī mazgāšanas atlikumu ūdeņi. Integrēto shēmu ražošanas uzņēmumos skābju-bāzes notekūdeņu daudzums ir īpaši liels.
3. Organiskie notekūdeņi:
Atšķirīgu ražošanas procesu dēļ pusvadītāju rūpniecībā izmantoto organisko šķīdinātāju daudzums ir ļoti atšķirīgs. Tomēr kā tīrīšanas līdzekļi organiskie šķīdinātāji joprojām tiek plaši izmantoti dažādās iepakojuma ražošanas posmos. Daži šķīdinātāji nonāk organisko notekūdeņu izmešu vidē.
4. Citi notekūdeņi:
Pusvadītāju ražošanas procesa kodināšanas procesā dekontaminācijai tiks izmantots liels daudzums amonjaka, fluora un augstas tīrības pakāpes ūdens, tādējādi radot augstas koncentrācijas amonjaku saturošu notekūdeņu noplūdi.
Pusvadītāju iepakošanas procesā ir nepieciešams galvanizācijas process. Pēc galvanizācijas mikroshēma ir jātīra, un šajā procesā radīsies galvanizācijas tīrīšanas notekūdeņi. Tā kā galvanizācijā tiek izmantoti daži metāli, galvanizācijas tīrīšanas notekūdeņos būs metālu jonu emisijas, piemēram, svins, alva, disks, cinks, alumīnijs utt.
Atkritumgāze
Tā kā pusvadītāju procesam ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz operāciju zāles tīrību, procesa laikā iztvaikojošo dažādu veidu atgāzu izsūknēšanai parasti tiek izmantoti ventilatori. Tāpēc atgāzu emisijām pusvadītāju rūpniecībā raksturīgs liels izplūdes gāzu apjoms un zema emisiju koncentrācija. Arī atgāzu emisijas galvenokārt ir iztvaikotas.
Šīs atgāzu emisijas galvenokārt var iedalīt četrās kategorijās: skāba gāze, sārmaina gāze, organiskā atgāze un toksiska gāze.
1. Skābes-bāzes atgāze:
Skābes-bāzes atkritumgāzes galvenokārt rodas difūzijas ceļā,Sirds un asinsvadu slimības (SAS), CMP un kodināšanas procesi, kuros vafeļu tīrīšanai izmanto skābes bāzes tīrīšanas šķīdumu.
Pašlaik pusvadītāju ražošanas procesā visbiežāk izmantotais tīrīšanas šķīdinātājs ir ūdeņraža peroksīda un sērskābes maisījums.
Šajos procesos radītās atgāzes ietver skābas gāzes, piemēram, sērskābi, fluorūdeņražskābi, sālsskābi, slāpekļskābi un fosforskābi, un sārmainā gāze galvenokārt ir amonjaks.
2. Organisko atkritumgāzu izmeši:
Organiskās atgāzes galvenokārt rodas tādos procesos kā fotolitogrāfija, attīstīšana, kodināšana un difūzija. Šajos procesos vafeles virsmas tīrīšanai izmanto organisko šķīdumu (piemēram, izopropilspirtu), un iztvaikošanas rezultātā radušās atgāzes ir viens no organisko atgāzu avotiem;
Tajā pašā laikā fotolitogrāfijas un kodināšanas procesā izmantotais fotorezists (fotorezists) satur gaistošus organiskos šķīdinātājus, piemēram, butilacetātu, kas vafeļu apstrādes procesā iztvaiko atmosfērā, kas ir vēl viens organisko atkritumgāzu avots.
3. Toksiskas atgāzes:
Toksiskas atgāzes galvenokārt rodas tādos procesos kā kristālu epitaksija, sausā kodināšana un CVD. Šajos procesos vafeļu apstrādei tiek izmantotas dažādas augstas tīrības pakāpes speciālās gāzes, piemēram, silīcijs (SiHj), fosfors (PH3), tetrahlorogleklis (CFJ), borāns, bora trioksīds utt. Dažas speciālās gāzes ir toksiskas, smacējošas un kodīgas.
Tajā pašā laikā pusvadītāju ražošanā pēc ķīmiskās tvaiku nogulsnēšanas sausajā kodināšanas un tīrīšanas procesā ir nepieciešams liels daudzums pilna oksīda (PFCS) gāzes, piemēram, NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 utt. Šiem perfluorētajiem savienojumiem ir spēcīga absorbcija infrasarkanajā gaismas diapazonā un tie ilgstoši saglabājas atmosfērā. Tie parasti tiek uzskatīti par galveno globālā siltumnīcas efekta avotu.
4. Iepakošanas procesa atgāzes:
Salīdzinot ar pusvadītāju ražošanas procesu, pusvadītāju iepakošanas procesā radītā atgāze ir samērā vienkārša, galvenokārt skāba gāze, epoksīdsveķi un putekļi.
Skābā atgāze galvenokārt rodas tādos procesos kā galvanizācija;
Cepšanas procesā pēc produkta ielīmēšanas un blīvēšanas rodas cepšanas atgāze;
Griešanas mašīna vafeļu griešanas procesā rada atgāzi, kas satur nelielu daudzumu silīcija putekļu.
Vides piesārņojuma problēmas
Pusvadītāju rūpniecības vides piesārņojuma problēmu risināšanā galvenās problēmas ir:
· Gaisa piesārņotāju un gaistošo organisko savienojumu (GOS) liela mēroga emisija fotolitogrāfijas procesā;
· Perfluorētu savienojumu (PFCS) emisija plazmas kodināšanas un ķīmiskās tvaiku uzklāšanas procesos;
· Liela mēroga enerģijas un ūdens patēriņš ražošanā un darbinieku drošības aizsardzība;
· Blakusproduktu pārstrāde un piesārņojuma monitorings;
· Bīstamo ķīmisko vielu izmantošanas problēmas iepakošanas procesos.
Tīra ražošana
Pusvadītāju ierīču tīrās ražošanas tehnoloģiju var uzlabot no izejvielu, procesu un procesu kontroles aspektiem.
Izejvielu un enerģijas uzlabošana
Pirmkārt, materiālu tīrība ir stingri jākontrolē, lai samazinātu piemaisījumu un daļiņu ieviešanu.
Otrkārt, pirms ienākošo komponentu vai pusfabrikātu nodošanas ražošanā jāveic dažādi temperatūras, noplūdes noteikšanas, vibrācijas, augstsprieguma elektriskās strāvas trieciena un citi testi.
Turklāt stingri jākontrolē palīgmateriālu tīrība. Ir samērā daudz tehnoloģiju, ko var izmantot tīrai enerģijas ražošanai.
Optimizēt ražošanas procesu
Pusvadītāju rūpniecība pati cenšas samazināt savu ietekmi uz vidi, uzlabojot procesu tehnoloģijas.
Piemēram, 20. gs. septiņdesmitajos gados integrēto shēmu tīrīšanas tehnoloģijā vafeļu tīrīšanai galvenokārt izmantoja organiskos šķīdinātājus. Astoņdesmitajos gados vafeļu tīrīšanai izmantoja skābju un sārmu šķīdumus, piemēram, sērskābi. Līdz deviņdesmitajiem gadiem tika izstrādāta plazmas skābekļa tīrīšanas tehnoloģija.
Runājot par iepakojumu, vairums uzņēmumu pašlaik izmanto galvanizācijas tehnoloģiju, kas radīs smago metālu piesārņojumu vidē.
Tomēr iepakošanas rūpnīcas Šanhajā vairs neizmanto galvanizācijas tehnoloģiju, tāpēc smago metālu ietekme uz vidi nav novērojama. Var konstatēt, ka pusvadītāju rūpniecība pakāpeniski samazina savu ietekmi uz vidi, uzlabojot procesus un veicot ķīmisko vielu aizstāšanu savā attīstības procesā, kas arī seko pašreizējai globālajai attīstības tendencei atbalstīt uz vidi balstītu procesu un produktu dizainu.
Pašlaik tiek veikti vairāki lokāli procesu uzlabojumi, tostarp:
·Pilnībā amonija PFCS gāzes aizstāšana un samazināšana, piemēram, PFC gāzes ar zemu siltumnīcas efektu izmantošana, lai aizstātu gāzi ar augstu siltumnīcas efektu, piemēram, uzlabojot procesa plūsmu un samazinot procesā izmantotās PFCS gāzes daudzumu;
·Vairāku plākšņu tīrīšanas uzlabošana līdz vienas plākšņu tīrīšanai, lai samazinātu tīrīšanas procesā izmantoto ķīmisko tīrīšanas līdzekļu daudzumu.
· Stingra procesa kontrole:
a. Realizēt ražošanas procesa automatizāciju, kas var realizēt precīzu apstrādi un partijas ražošanu, kā arī samazināt manuālas darbības augsto kļūdu līmeni;
b. Īpaši tīra procesa vides faktori, aptuveni 5% vai mazāk no ražas zudumiem rada cilvēki un vide. Īpaši tīra procesa vides faktori galvenokārt ietver gaisa tīrību, augstas tīrības ūdeni, saspiestu gaisu, CO2, N2, temperatūru, mitrumu utt. Tīras darbnīcas tīrības līmeni bieži mēra ar maksimālo pieļaujamo daļiņu skaitu uz gaisa tilpuma vienību, t. i., daļiņu skaita koncentrāciju;
c. Pastiprināt noteikšanu un izvēlēties atbilstošus galvenos noteikšanas punktus darbstacijās ar lielu atkritumu daudzumu ražošanas procesā.
Laipni lūdzam visus klientus no visas pasaules apmeklēt mūs turpmākai diskusijai!
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
Publicēšanas laiks: 2024. gada 13. augusts