Výroba polovodičových súčiastok zahŕňa najmä diskrétne súčiastky, integrované obvody a procesy ich balenia.
Výrobu polovodičov možno rozdeliť do troch fáz: výroba materiálu tela výrobku, výroba výrobkuoblátkavýroba a montáž zariadení. Najzávažnejším znečistením je fáza výroby doštičiek produktu.
Znečisťujúce látky sa delia hlavne na odpadové vody, odpadové plyny a tuhý odpad.
Proces výroby čipov:
Kremíková doštičkapo vonkajšom brúsení - čistení - oxidácii - rovnomernom reziste - fotolitografii - vyvolávaní - leptaní - difúzii, iónovej implantácii - chemickom nanášaní z pár - chemickom mechanickom leštení - metalizácii atď.
Odpadová voda
V každom procesnom kroku výroby polovodičov a testovania obalov vzniká veľké množstvo odpadovej vody, najmä acidobázickej odpadovej vody, odpadovej vody obsahujúcej amoniak a organickej odpadovej vody.
1. Odpadová voda obsahujúca fluór:
Kyselina fluorovodíková sa stáva hlavným rozpúšťadlom používaným v oxidačných a leptacích procesoch kvôli svojim oxidačným a korozívnym vlastnostiam. Odpadová voda obsahujúca fluór v tomto procese pochádza najmä z difúzneho procesu a chemicko-mechanického leštenia v procese výroby čipov. Kyselina chlorovodíková sa tiež mnohokrát používa v procese čistenia kremíkových doštičiek a súvisiacich nástrojov. Všetky tieto procesy sa vykonávajú v určených leptacích nádržiach alebo čistiacich zariadeniach, takže odpadová voda obsahujúca fluór sa môže vypúšťať nezávisle. Podľa koncentrácie sa dá rozdeliť na odpadovú vodu s vysokou koncentráciou fluóru a odpadovú vodu s nízkou koncentráciou amoniaku. Vo všeobecnosti môže koncentrácia odpadovej vody s vysokou koncentráciou amoniaku dosiahnuť 100 – 1 200 mg/l. Väčšina spoločností recykluje túto časť odpadovej vody v procesoch, ktoré nevyžadujú vysokú kvalitu vody.
2. Acidobázická odpadová voda:
Takmer každý proces vo výrobe integrovaných obvodov vyžaduje čistenie čipu. V súčasnosti sú kyselina sírová a peroxid vodíka najčastejšie používanými čistiacimi kvapalinami vo výrobe integrovaných obvodov. Súčasne sa používajú aj acidobázické činidlá, ako je kyselina dusičná, kyselina chlorovodíková a amoniaková voda.
Kyselo-bázická odpadová voda z výrobného procesu pochádza najmä z čistiaceho procesu v procese výroby čipov. V procese balenia sa čip počas galvanického pokovovania a chemickej analýzy upravuje kyselo-bázickým roztokom. Po úprave je potrebné ho premyť čistou vodou, aby sa získala kyselo-bázická premývacia odpadová voda. Okrem toho sa v stanici čistej vody používajú aj kyselo-bázické činidlá, ako je hydroxid sodný a kyselina chlorovodíková, na regeneráciu aniónových a katiónových živíc na výrobu kyselo-bázickej regeneračnej odpadovej vody. Počas procesu premývania kyselo-bázických odpadových plynov vzniká aj premývacia zvyšková voda. V spoločnostiach vyrábajúcich integrované obvody je množstvo kyselo-bázickej odpadovej vody obzvlášť veľké.
3. Organická odpadová voda:
Vzhľadom na rôzne výrobné procesy sa množstvo organických rozpúšťadiel používaných v polovodičovom priemysle veľmi líši. Ako čistiace prostriedky sa však organické rozpúšťadlá stále hojne používajú v rôznych častiach výroby obalov. Niektoré rozpúšťadlá sa stávajú organickými odpadovými vodami.
4. Iné odpadové vody:
Proces leptania v procese výroby polovodičov využíva na dekontamináciu veľké množstvo amoniaku, fluóru a vysoko čistej vody, čím vzniká odpadová voda s vysokou koncentráciou amoniaku.
Proces galvanického pokovovania je nevyhnutný v procese balenia polovodičov. Čip je potrebné po galvanickom pokovovaní vyčistiť a pri tomto procese vzniká odpadová voda z galvanického čistenia. Keďže sa pri galvanickom pokovovaní používajú niektoré kovy, v odpadovej vode z galvanického čistenia sa uvoľňujú kovové ióny, ako napríklad olovo, cín, disky, zinok, hliník atď.
Odpadový plyn
Keďže proces výroby polovodičov má extrémne vysoké požiadavky na čistotu prevádzkovej miestnosti, na odsávanie rôznych typov odpadových plynov, ktoré sa počas procesu uvoľňujú, sa zvyčajne používajú ventilátory. Preto sa emisie odpadových plynov v polovodičovom priemysle vyznačujú veľkým objemom výfukových plynov a nízkou koncentráciou emisií. Emisie odpadových plynov sú tiež prevažne prchavé.
Tieto emisie odpadových plynov možno rozdeliť do štyroch kategórií: kyslé plyny, alkalické plyny, organické odpadové plyny a toxické plyny.
1. Kyselo-bázický odpadový plyn:
Kyselo-bázický odpadový plyn pochádza prevažne z difúzie,Kardiovaskulárne ochorenie (KVO), CMP a leptanie, ktoré na čistenie doštičky používajú acidobázický čistiaci roztok.
V súčasnosti je najbežnejšie používaným čistiacim rozpúšťadlom v procese výroby polovodičov zmes peroxidu vodíka a kyseliny sírovej.
Odpadový plyn vznikajúci v týchto procesoch obsahuje kyslé plyny, ako je kyselina sírová, kyselina fluorovodíková, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná a kyselina fosforečná, a alkalický plyn je prevažne amoniak.
2. Organický odpadový plyn:
Organický odpadový plyn pochádza najmä z procesov, ako je fotolitografia, vyvolávanie, leptanie a difúzia. V týchto procesoch sa na čistenie povrchu doštičky používa organický roztok (ako napríklad izopropylalkohol) a odpadový plyn vznikajúci odparovaním je jedným zo zdrojov organického odpadového plynu;
Zároveň fotorezist (fotorezist) používaný v procese fotolitografie a leptania obsahuje prchavé organické rozpúšťadlá, ako je butylacetát, ktoré sa počas procesu spracovania doštičiek uvoľňujú do atmosféry, čo je ďalší zdroj organického odpadového plynu.
3. Toxický odpadový plyn:
Toxický odpadový plyn pochádza najmä z procesov, ako je kryštalická epitaxia, suché leptanie a CVD. V týchto procesoch sa na spracovanie doštičky používa množstvo vysoko čistých špeciálnych plynov, ako napríklad kremík (SiHj), fosfor (PH3), tetrachlórmetán (CFJ), borán, oxid boritý atď. Niektoré špeciálne plyny sú toxické, dusivé a korozívne.
Zároveň sa pri procese suchého leptania a čistenia po chemickom nanášaní z pár pri výrobe polovodičov vyžaduje veľké množstvo plynu s plným oxidom (PFCS), ako napríklad NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 atď. Tieto perfluórované zlúčeniny majú silnú absorpciu v oblasti infračerveného svetla a zostávajú v atmosfére dlhý čas. Všeobecne sa považujú za hlavný zdroj globálneho skleníkového efektu.
4. Odpadový plyn z procesu balenia:
V porovnaní s procesom výroby polovodičov je odpadový plyn generovaný procesom balenia polovodičov relatívne jednoduchý, pozostáva najmä z kyslého plynu, epoxidovej živice a prachu.
Kyslý odpadový plyn vzniká hlavne v procesoch, ako je galvanické pokovovanie;
Odpadový plyn z pečenia vzniká v procese pečenia po lepení a utesnení výrobku;
Stroj na kocky počas procesu rezania doštičiek vytvára odpadový plyn obsahujúci stopy kremíkového prachu.
Problémy so znečistením životného prostredia
Pokiaľ ide o problémy so znečistením životného prostredia v polovodičovom priemysle, hlavné problémy, ktoré je potrebné vyriešiť, sú:
· Rozsiahle emisie látok znečisťujúcich ovzdušie a prchavých organických zlúčenín (VOC) v procese fotolitografie;
· Emisia perfluórovaných zlúčenín (PFCS) v procesoch plazmového leptania a chemického nanášania z pár;
· Veľká spotreba energie a vody vo výrobe a ochrana bezpečnosti pracovníkov;
· Recyklácia a monitorovanie znečistenia vedľajšími produktmi;
· Problémy s používaním nebezpečných chemikálií v procesoch balenia.
Čistá výroba
Technológiu čistej výroby polovodičových súčiastok je možné vylepšiť z hľadiska surovín, procesov a riadenia procesov.
Zlepšenie surovín a energie
Po prvé, čistota materiálov by mala byť prísne kontrolovaná, aby sa znížilo zavádzanie nečistôt a častíc.
Po druhé, pred uvedením prichádzajúcich komponentov alebo polotovarov do výroby by sa mali vykonať rôzne testy teploty, detekcie únikov, vibrácií, elektrického šoku vysokého napätia a iné testy.
Okrem toho by sa mala prísne kontrolovať čistota pomocných materiálov. Existuje pomerne veľa technológií, ktoré možno použiť na čistú výrobu energie.
Optimalizujte výrobný proces
Samotný polovodičový priemysel sa snaží znížiť svoj vplyv na životné prostredie prostredníctvom vylepšení procesných technológií.
Napríklad v 70. rokoch 20. storočia sa na čistenie doštičiek v technológii čistenia integrovaných obvodov používali hlavne organické rozpúšťadlá. V 80. rokoch 20. storočia sa na čistenie doštičiek používali kyslé a alkalické roztoky, ako napríklad kyselina sírová. Až do 90. rokov 20. storočia sa vyvíjala technológia plazmového kyslíkového čistenia.
Pokiaľ ide o balenie, väčšina spoločností v súčasnosti používa technológiu galvanického pokovovania, ktorá spôsobuje znečistenie životného prostredia ťažkými kovmi.
Baliace závody v Šanghaji však už nepoužívajú technológiu galvanického pokovovania, takže ťažké kovy nemajú žiadny vplyv na životné prostredie. Dá sa konštatovať, že polovodičový priemysel postupne znižuje svoj vplyv na životné prostredie prostredníctvom zlepšovania procesov a chemickej substitúcie vo vlastnom vývojovom procese, čo tiež sleduje súčasný globálny trend rozvoja, ktorý presadzuje návrh procesov a produktov založený na environmentálnych hľadiskách.
V súčasnosti sa vykonávajú ďalšie lokálne zlepšenia procesov vrátane:
· Nahradenie a zníženie množstva amónneho plynu PFCS, napríklad použitím plynu PFC s nízkym skleníkovým efektom na nahradenie plynu s vysokým skleníkovým efektom, napríklad zlepšením toku procesu a znížením množstva plynu PFCS používaného v procese;
· Zlepšenie čistenia viacerých doštičiek na čistenie jednotlivých doštičiek s cieľom znížiť množstvo chemických čistiacich prostriedkov používaných v procese čistenia.
· Prísna kontrola procesov:
a. Realizovať automatizáciu výrobného procesu, ktorá umožňuje presné spracovanie a dávkovú výrobu a znižuje vysokú chybovosť manuálnej prevádzky;
b. Faktory prostredia ultračistého procesu, približne 5 % alebo menej straty výťažnosti je spôsobených ľuďmi a prostredím. Medzi faktory prostredia ultračistého procesu patrí najmä čistota vzduchu, vysoko čistá voda, stlačený vzduch, CO2, N2, teplota, vlhkosť atď. Úroveň čistoty čistej dielne sa často meria maximálnym povoleným počtom častíc na jednotku objemu vzduchu, teda koncentráciou počtu častíc;
c. Posilniť detekciu a vybrať vhodné kľúčové body na detekciu na pracoviskách s veľkým množstvom odpadu počas výrobného procesu.
Vítame všetkých zákazníkov z celého sveta, aby nás navštívili a mohli sa s nami podrobnejšie porozprávať!
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
Čas uverejnenia: 13. augusta 2024