Producția de dispozitive semiconductoare include în principal dispozitive discrete, circuite integrate și procesele lor de ambalare.
Producția de semiconductori poate fi împărțită în trei etape: producția materialului corpului produsului, producția produsuluinapolitanăfabricație și asamblare a dispozitivelor. Printre acestea, cea mai gravă poluare este etapa de fabricație a plachetelor produsului.
Poluanții se împart în principal în ape uzate, gaze reziduale și deșeuri solide.
Procesul de fabricație a cipurilor:
Plachetă de siliciudupă șlefuire externă - curățare - oxidare - rezistență uniformă - fotolitografie - developare - gravare - difuzie, implantare ionică - depunere chimică din vapori - lustruire chimico-mecanică - metalizare etc.
Ape uzate
O cantitate mare de ape uzate este generată în fiecare etapă a procesului de fabricare a semiconductorilor și de testare a ambalajelor, în principal ape uzate acido-bazice, ape uzate care conțin amoniac și ape uzate organice.
1. Ape reziduale cu conținut de fluor:
Acidul fluorhidric devine principalul solvent utilizat în procesele de oxidare și gravare datorită proprietăților sale oxidante și corozive. Apa uzată care conține fluor provine în principal din procesul de difuzie și din procesul de lustruire chimico-mecanică din procesul de fabricare a cipurilor. În procesul de curățare a napolitanelor de siliciu și a ustensilelor aferente, acidul clorhidric este, de asemenea, utilizat de multe ori. Toate aceste procese sunt finalizate în rezervoare de gravare dedicate sau în echipamente de curățare, astfel încât apele uzate care conțin fluor pot fi evacuate independent. În funcție de concentrație, acestea pot fi împărțite în apele uzate cu conținut ridicat de fluor și apele uzate cu conținut scăzut de amoniac. În general, concentrația apelor uzate cu conținut ridicat de amoniac poate ajunge la 100-1200 mg/L. Majoritatea companiilor reciclează această parte a apelor uzate pentru procese care nu necesită o calitate ridicată a apei.
2. Ape uzate acido-bazice:
Aproape fiecare proces din procesul de fabricație a circuitelor integrate necesită curățarea cipului. În prezent, acidul sulfuric și peroxidul de hidrogen sunt cele mai utilizate fluide de curățare în procesul de fabricație a circuitelor integrate. În același timp, se utilizează și reactivi acido-bazici, cum ar fi acidul azotic, acidul clorhidric și apa cu amoniac.
Apa uzată acid-bazică din procesul de fabricație provine în principal din procesul de curățare din cadrul procesului de fabricare a cipurilor. În procesul de ambalare, cipul este tratat cu o soluție acid-bazică în timpul galvanizării și analizei chimice. După tratare, acesta trebuie spălat cu apă pură pentru a produce apă uzată de spălare acid-bazică. În plus, în stația de apă pură se utilizează reactivi acid-bazici, cum ar fi hidroxidul de sodiu și acidul clorhidric, pentru a regenera rășini anionice și cationice și a produce apă uzată de regenerare acid-bazică. Apa de spălare din coada reziduală este produsă și în timpul procesului de spălare a gazelor reziduale acid-bazice. În companiile producătoare de circuite integrate, cantitatea de apă uzată acid-bazică este deosebit de mare.
3. Ape uzate organice:
Datorită diferitelor procese de producție, cantitatea de solvenți organici utilizați în industria semiconductorilor este foarte diferită. Cu toate acestea, ca agenți de curățare, solvenții organici sunt încă utilizați pe scară largă în diverse etape ale procesului de fabricație a ambalajelor. Unii solvenți devin ape uzate organice deversate.
4. Alte ape uzate:
Procesul de gravare din procesul de producție a semiconductorilor va utiliza o cantitate mare de amoniac, fluor și apă de înaltă puritate pentru decontaminare, generând astfel o descărcare de apă uzată cu conținut ridicat de amoniac.
Procesul de galvanizare este necesar în procesul de ambalare a semiconductorilor. Cipul trebuie curățat după galvanizare, iar în acest proces se vor genera ape uzate de curățare a galvanizării. Deoarece în galvanizare se utilizează anumite metale, în ape uzate de curățare a galvanizării vor exista emisii de ioni metalici, cum ar fi plumbul, staniul, discul, zincul, aluminiul etc.
Gaz rezidual
Întrucât procesul de fabricare a semiconductorilor are cerințe extrem de ridicate privind curățenia sălii de operație, ventilatoarele sunt de obicei utilizate pentru a extrage diverse tipuri de gaze reziduale volatilizate în timpul procesului. Prin urmare, emisiile de gaze reziduale din industria semiconductorilor sunt caracterizate printr-un volum mare de evacuare și o concentrație scăzută de emisii. Emisiile de gaze reziduale sunt, de asemenea, în principal volatilizate.
Aceste emisii de gaze reziduale pot fi împărțite în principal în patru categorii: gaze acide, gaze alcaline, gaze reziduale organice și gaze toxice.
1. Gaz rezidual acido-bazic:
Gazul rezidual acido-bazic provine în principal din difuzie,boli cardiovasculare (BCV), CMP și procese de gravare, care utilizează o soluție de curățare acido-bazică pentru a curăța placheta.
În prezent, cel mai frecvent utilizat solvent de curățare în procesul de fabricație a semiconductorilor este un amestec de peroxid de hidrogen și acid sulfuric.
Gazele reziduale generate în aceste procese includ gaze acide precum acidul sulfuric, acidul fluorhidric, acidul clorhidric, acidul azotic și acidul fosforic, iar gazul alcalin este în principal amoniacul.
2. Gaz rezidual organic:
Gazele reziduale organice provin în principal din procese precum fotolitografia, developarea, gravarea și difuzia. În aceste procese, se utilizează o soluție organică (cum ar fi alcoolul izopropilic) pentru curățarea suprafeței plachetei, iar gazele reziduale generate prin volatilizare reprezintă una dintre sursele de gaze reziduale organice;
În același timp, fotorezistul (fotorezistul) utilizat în procesul de fotolitografie și gravare conține solvenți organici volatili, cum ar fi acetatul de butil, care se volatilizează în atmosferă în timpul procesului de procesare a napolitanelor, ceea ce reprezintă o altă sursă de gaze reziduale organice.
3. Gaz rezidual toxic:
Gazele reziduale toxice provin în principal din procese precum epitaxia cristalină, gravarea uscată și CVD. În aceste procese, pentru procesarea plachetei se utilizează o varietate de gaze speciale de înaltă puritate, cum ar fi siliciul (SiHj), fosforul (PH3), tetraclorura de carbon (CFJ), boranul, trioxidul de bor etc. Unele gaze speciale sunt toxice, asfixiante și corozive.
În același timp, în procesul de gravare uscată și curățare după depunerea chimică de vapori în fabricarea semiconductorilor, este necesară o cantitate mare de gaz oxidic complet (PFCS), cum ar fi NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 etc. Acești compuși perfluorinați au o absorbție puternică în regiunea luminii infraroșii și rămân în atmosferă pentru o perioadă lungă de timp. Aceștia sunt în general considerați a fi principala sursă a efectului de seră global.
4. Gaz rezidual din procesul de ambalare:
Comparativ cu procesul de fabricație a semiconductorilor, gazul rezidual generat de procesul de ambalare a semiconductorilor este relativ simplu, în principal gaz acid, rășină epoxidică și praf.
Gazele reziduale acide sunt generate în principal în procese precum galvanizarea;
Gazele reziduale de coacere sunt generate în procesul de coacere după lipirea și sigilarea produsului;
Mașina de tăiere în cuburi generează gaze reziduale care conțin urme de praf de siliciu în timpul procesului de tăiere a napolitanelor.
Probleme de poluare a mediului
În ceea ce privește problemele de poluare a mediului în industria semiconductorilor, principalele probleme care trebuie rezolvate sunt:
· Emisii la scară largă de poluanți atmosferici și compuși organici volatili (COV) în procesul de fotolitografie;
· Emisia de compuși perfluorinați (PFCS) în procesele de gravare cu plasmă și depunere chimică în fază de vapori;
Consum la scară largă de energie și apă în producție și protecția siguranței lucrătorilor;
· Reciclarea și monitorizarea poluării produselor secundare;
· Probleme legate de utilizarea substanțelor chimice periculoase în procesele de ambalare.
Producție curată
Tehnologia de producție curată a dispozitivelor semiconductoare poate fi îmbunătățită din punct de vedere al materiilor prime, proceselor și controlului proceselor.
Îmbunătățirea materiilor prime și a energiei
În primul rând, puritatea materialelor trebuie controlată strict pentru a reduce introducerea impurităților și particulelor.
În al doilea rând, ar trebui efectuate diverse teste de temperatură, detectare a scurgerilor, vibrațiilor, șocurilor electrice de înaltă tensiune și alte teste asupra componentelor sau produselor semifabricate primite înainte de a fi puse în producție.
În plus, puritatea materialelor auxiliare ar trebui controlată strict. Există relativ multe tehnologii care pot fi utilizate pentru producerea curată de energie.
Optimizați procesul de producție
Industria semiconductorilor se străduiește să își reducă impactul asupra mediului prin îmbunătățiri ale tehnologiei de proces.
De exemplu, în anii 1970, solvenții organici erau utilizați în principal pentru curățarea napolitanelor în tehnologia de curățare a circuitelor integrate. În anii 1980, soluțiile acide și alcaline, cum ar fi acidul sulfuric, erau utilizate pentru curățarea napolitanelor. Până în anii 1990, a fost dezvoltată tehnologia de curățare cu oxigen plasmatic.
În ceea ce privește ambalajele, majoritatea companiilor utilizează în prezent tehnologia de galvanizare, care va provoca poluarea mediului cu metale grele.
Cu toate acestea, fabricile de ambalare din Shanghai nu mai utilizează tehnologia de galvanizare, deci nu există niciun impact al metalelor grele asupra mediului. Se poate constata că industria semiconductorilor își reduce treptat impactul asupra mediului prin îmbunătățiri ale proceselor și înlocuirea substanțelor chimice în propriul proces de dezvoltare, ceea ce urmează și tendința actuală de dezvoltare globală de a susține proiectarea proceselor și a produselor bazată pe mediu.
În prezent, se iau în considerare mai multe îmbunătățiri ale proceselor locale, inclusiv:
Înlocuirea și reducerea gazului PFCS pe bază exclusiv de amoniu, cum ar fi utilizarea gazului PFC cu efect de seră redus pentru a înlocui gazul cu efect de seră ridicat, cum ar fi îmbunătățirea fluxului de proces și reducerea cantității de gaz PFCS utilizat în proces;
Îmbunătățirea curățării cu mai multe plachete în locul curățării cu o singură plachetă pentru a reduce cantitatea de agenți chimici de curățare utilizați în procesul de curățare.
·Control strict al procesului:
a. Realizarea automatizării procesului de fabricație, care poate realiza o procesare precisă și producția în loturi și reducerea ratei ridicate de eroare a operării manuale;
b. Factori de mediu ai procesului ultra-curat, aproximativ 5% sau mai puțin din pierderea de randament este cauzată de oameni și mediu. Factorii de mediu ai procesului ultra-curat includ în principal curățenia aerului, apa de înaltă puritate, aerul comprimat, CO2, N2, temperatura, umiditatea etc. Nivelul de curățenie al unui atelier curat este adesea măsurat prin numărul maxim de particule permise pe unitatea de volum de aer, adică prin concentrația particulelor;
c. Consolidarea detectării și selectarea punctelor cheie adecvate pentru detectarea la stațiile de lucru cu cantități mari de deșeuri în timpul procesului de producție.
Bine ați venit oricărui client din întreaga lume să ne viziteze pentru o discuție suplimentară!
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 publicării: 13 august 2024