Pengeluaran peranti semikonduktor terutamanya merangkumi peranti diskret, litar bersepadu dan proses pembungkusannya.
Pengeluaran semikonduktor boleh dibahagikan kepada tiga peringkat: pengeluaran bahan badan produk, pengeluaran produkwaferpembuatan dan pemasangan peranti. Antaranya, pencemaran yang paling serius ialah peringkat pembuatan wafer produk.
Bahan pencemar terutamanya dibahagikan kepada air sisa, gas buangan dan sisa pepejal.
Proses pembuatan cip:
Wafer silikonselepas pengisaran luaran - pembersihan - pengoksidaan - rintangan seragam - fotolitografi - pembangunan - pengetsaan - resapan, implantasi ion - pemendapan wap kimia - penggilapan mekanikal kimia - penglogaman, dsb.
Air sisa
Sejumlah besar air sisa dihasilkan dalam setiap langkah proses pembuatan dan pengujian pembungkusan semikonduktor, terutamanya air sisa asid-bes, air sisa yang mengandungi ammonia dan air sisa organik.
1. Air sisa yang mengandungi fluorin:
Asid hidrofluorik menjadi pelarut utama yang digunakan dalam proses pengoksidaan dan pengukiran kerana sifat pengoksidaan dan penghakisnya. Air sisa yang mengandungi fluorin dalam proses ini terutamanya berasal daripada proses resapan dan proses penggilapan mekanikal kimia dalam proses pembuatan cip. Dalam proses pembersihan wafer silikon dan peralatan berkaitan, asid hidroklorik juga digunakan berkali-kali. Semua proses ini diselesaikan dalam tangki pengukiran khusus atau peralatan pembersihan, jadi air sisa yang mengandungi fluorin boleh dilepaskan secara bebas. Mengikut kepekatan, ia boleh dibahagikan kepada air sisa yang mengandungi fluorin berkepekatan tinggi dan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan rendah. Secara amnya, kepekatan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan tinggi boleh mencapai 100-1200 mg/L. Kebanyakan syarikat mengitar semula bahagian air sisa ini untuk proses yang tidak memerlukan kualiti air yang tinggi.
2. Air sisa asid-bes:
Hampir setiap proses dalam proses pembuatan litar bersepadu memerlukan cip dibersihkan. Pada masa ini, asid sulfurik dan hidrogen peroksida merupakan cecair pembersih yang paling biasa digunakan dalam proses pembuatan litar bersepadu. Pada masa yang sama, reagen asid-bes seperti asid nitrik, asid hidroklorik dan air ammonia juga digunakan.
Air sisa asid-bes daripada proses pembuatan terutamanya berasal daripada proses pembersihan dalam proses pembuatan cip. Dalam proses pembungkusan, cip dirawat dengan larutan asid-bes semasa penyaduran elektrik dan analisis kimia. Selepas rawatan, ia perlu dibasuh dengan air tulen untuk menghasilkan air sisa pencucian asid-bes. Di samping itu, reagen asid-bes seperti natrium hidroksida dan asid hidroklorik juga digunakan di stesen air tulen untuk menjana semula resin anion dan kation bagi menghasilkan air sisa penjanaan semula asid-bes. Air sisa pencucian juga dihasilkan semasa proses pencucian gas sisa asid-bes. Dalam syarikat pembuatan litar bersepadu, jumlah air sisa asid-bes adalah sangat besar.
3. Air sisa organik:
Disebabkan oleh proses pengeluaran yang berbeza, jumlah pelarut organik yang digunakan dalam industri semikonduktor adalah sangat berbeza. Walau bagaimanapun, sebagai agen pembersih, pelarut organik masih digunakan secara meluas dalam pelbagai bahagian pembungkusan pembuatan. Sesetengah pelarut menjadi pelepasan air sisa organik.
4. Air sisa lain:
Proses pengukiran proses pengeluaran semikonduktor akan menggunakan sejumlah besar ammonia, fluorin dan air berketulenan tinggi untuk penyahkontaminasi, sekali gus menghasilkan pelepasan air sisa yang mengandungi ammonia berkepekatan tinggi.
Proses penyaduran elektro diperlukan dalam proses pembungkusan semikonduktor. Cip perlu dibersihkan selepas penyaduran elektro, dan air sisa pembersihan penyaduran elektro akan dihasilkan dalam proses ini. Memandangkan sesetengah logam digunakan dalam penyaduran elektro, akan terdapat pelepasan ion logam dalam air sisa pembersihan penyaduran elektro, seperti plumbum, timah, cakera, zink, aluminium, dan sebagainya.
Gas buangan
Oleh kerana proses semikonduktor mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kebersihan bilik pembedahan, kipas biasanya digunakan untuk mengekstrak pelbagai jenis gas buangan yang meruap semasa proses tersebut. Oleh itu, pelepasan gas buangan dalam industri semikonduktor dicirikan oleh isipadu ekzos yang besar dan kepekatan pelepasan yang rendah. Pelepasan gas buangan juga kebanyakannya meruap.
Pelepasan gas sisa ini boleh dibahagikan kepada empat kategori utama: gas berasid, gas alkali, gas sisa organik dan gas toksik.
1. Gas buangan asid-bes:
Gas buangan asid-bes terutamanya berasal daripada resapan,CVD, CMP dan proses etsa, yang menggunakan larutan pembersihan asid-bes untuk membersihkan wafer.
Pada masa ini, pelarut pembersih yang paling biasa digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor ialah campuran hidrogen peroksida dan asid sulfurik.
Gas buangan yang dihasilkan dalam proses ini termasuk gas berasid seperti asid sulfurik, asid hidrofluorik, asid hidroklorik, asid nitrik dan asid fosforik, dan gas alkali terutamanya adalah ammonia.
2. Gas sisa organik:
Gas sisa organik terutamanya berasal daripada proses seperti fotolitografi, pembangunan, pengetsaan dan penyebaran. Dalam proses ini, larutan organik (seperti isopropil alkohol) digunakan untuk membersihkan permukaan wafer, dan gas sisa yang dihasilkan oleh pengewapan adalah salah satu sumber gas sisa organik;
Pada masa yang sama, fotoresis (fotoresis) yang digunakan dalam proses fotolitografi dan pengetsaan mengandungi pelarut organik yang meruap, seperti butil asetat, yang meruap ke atmosfera semasa proses pemprosesan wafer, yang merupakan satu lagi sumber gas sisa organik.
3. Gas sisa toksik:
Gas sisa toksik terutamanya datang daripada proses seperti epitaksi kristal, etsa kering dan CVD. Dalam proses ini, pelbagai gas khas berketulenan tinggi digunakan untuk memproses wafer, seperti silikon (SiHj), fosforus (PH3), karbon tetraklorida (CFJ), borana, boron trioksida, dan sebagainya. Sesetengah gas khas adalah toksik, menyebabkan sesak nafas dan menghakis.
Pada masa yang sama, dalam proses pengukiran dan pembersihan kering selepas pemendapan wap kimia dalam pembuatan semikonduktor, sejumlah besar gas oksida penuh (PFCS) diperlukan, seperti NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, dan sebagainya. Sebatian perfluorinasi ini mempunyai penyerapan yang kuat di kawasan cahaya inframerah dan kekal di atmosfera untuk masa yang lama. Ia secara amnya dianggap sebagai sumber utama kesan rumah hijau global.
4. Gas buangan proses pembungkusan:
Berbanding dengan proses pembuatan semikonduktor, gas buangan yang dihasilkan oleh proses pembungkusan semikonduktor agak mudah, terutamanya gas berasid, resin epoksi dan habuk.
Gas sisa berasid terutamanya dihasilkan dalam proses seperti penyaduran elektrik;
Gas sisa penaik dihasilkan dalam proses penaik selepas produk ditampal dan dimeteraikan;
Mesin pemotong dadu menghasilkan gas buangan yang mengandungi surih habuk silikon semasa proses pemotongan wafer.
Masalah pencemaran alam sekitar
Bagi masalah pencemaran alam sekitar dalam industri semikonduktor, masalah utama yang perlu diselesaikan adalah:
· Pelepasan bahan pencemar udara dan sebatian organik meruap (VOC) berskala besar dalam proses fotolitografi;
· Pelepasan sebatian perfluorinated (PFCS) dalam proses pengukiran plasma dan pemendapan wap kimia;
· Penggunaan tenaga dan air secara besar-besaran dalam pengeluaran dan perlindungan keselamatan pekerja;
· Kitar semula dan pemantauan pencemaran hasil sampingan;
· Masalah penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pembungkusan.
Pengeluaran bersih
Teknologi pengeluaran bersih peranti semikonduktor boleh dipertingkatkan dari aspek bahan mentah, proses dan kawalan proses.
Meningkatkan bahan mentah dan tenaga
Pertama, ketulenan bahan perlu dikawal ketat untuk mengurangkan kemasukan bendasing dan zarah.
Kedua, pelbagai ujian suhu, pengesanan kebocoran, getaran, kejutan elektrik voltan tinggi dan ujian lain perlu dijalankan pada komponen yang masuk atau produk separa siap sebelum ia dimasukkan ke dalam pengeluaran.
Di samping itu, ketulenan bahan bantu perlu dikawal ketat. Terdapat banyak teknologi yang boleh digunakan untuk penghasilan tenaga yang bersih.
Mengoptimumkan proses pengeluaran
Industri semikonduktor itu sendiri berusaha untuk mengurangkan impaknya terhadap alam sekitar melalui penambahbaikan teknologi proses.
Contohnya, pada tahun 1970-an, pelarut organik digunakan terutamanya untuk membersihkan wafer dalam teknologi pembersihan litar bersepadu. Pada tahun 1980-an, larutan asid dan alkali seperti asid sulfurik digunakan untuk membersihkan wafer. Sehingga tahun 1990-an, teknologi pembersihan oksigen plasma telah dibangunkan.
Dari segi pembungkusan, kebanyakan syarikat kini menggunakan teknologi penyaduran elektro, yang akan menyebabkan pencemaran logam berat kepada alam sekitar.
Walau bagaimanapun, kilang pembungkusan di Shanghai tidak lagi menggunakan teknologi penyaduran elektro, jadi tiada kesan logam berat terhadap alam sekitar. Dapat dilihat bahawa industri semikonduktor secara beransur-ansur mengurangkan kesannya terhadap alam sekitar melalui penambahbaikan proses dan penggantian kimia dalam proses pembangunannya sendiri, yang turut mengikuti trend pembangunan global semasa yang menyokong reka bentuk proses dan produk berdasarkan alam sekitar.
Pada masa ini, lebih banyak penambahbaikan proses tempatan sedang dijalankan, termasuk:
·Penggantian dan pengurangan gas PFCS ammonium sepenuhnya, seperti menggunakan gas PFC dengan kesan rumah hijau yang rendah untuk menggantikan gas dengan kesan rumah hijau yang tinggi, seperti menambah baik aliran proses dan mengurangkan jumlah gas PFCS yang digunakan dalam proses tersebut;
·Memperbaiki pembersihan berbilang wafer kepada pembersihan wafer tunggal untuk mengurangkan jumlah agen pembersih kimia yang digunakan dalam proses pembersihan.
·Kawalan proses yang ketat:
a. Merealisasikan automasi proses pembuatan, yang dapat merealisasikan pemprosesan dan pengeluaran kelompok yang tepat, dan mengurangkan kadar ralat operasi manual yang tinggi;
b. Faktor persekitaran proses ultra-bersih, kira-kira 5% atau kurang daripada kehilangan hasil disebabkan oleh manusia dan alam sekitar. Faktor persekitaran proses ultra-bersih terutamanya termasuk kebersihan udara, air berketulenan tinggi, udara termampat, CO2, N2, suhu, kelembapan, dan sebagainya. Tahap kebersihan bengkel yang bersih sering diukur dengan bilangan maksimum zarah yang dibenarkan bagi setiap unit isipadu udara, iaitu kepekatan kiraan zarah;
c. Memperkukuhkan pengesanan, dan memilih titik utama yang sesuai untuk pengesanan di stesen kerja dengan jumlah sisa yang besar semasa proses pengeluaran.
Mengalu-alukan mana-mana pelanggan dari seluruh dunia untuk melawat kami untuk perbincangan 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
Masa siaran: 13 Ogos 2024