Proizvodnja polprevodniških naprav vključuje predvsem diskretne naprave, integrirana vezja in njihove postopke pakiranja.
Proizvodnjo polprevodnikov lahko razdelimo na tri faze: proizvodnjo materiala ohišja izdelka, izdelavo izdelkaoblatiproizvodnja in sestavljanje naprav. Med njimi je najresnejše onesnaženje faza izdelave rezin izdelka.
Onesnaževala se v glavnem delijo na odpadno vodo, odpadne pline in trdne odpadke.
Postopek izdelave čipov:
silicijeva rezinapo zunanjem brušenju - čiščenju - oksidaciji - enakomerni rezistni metodi - fotolitografiji - razvijanju - jedkanju - difuziji, ionski implantaciji - kemičnem nanašanju s paro - kemijsko-mehanskem poliranju - metalizaciji itd.
Odpadne vode
V vsakem koraku proizvodnje in testiranja embalaže polprevodnikov nastane velika količina odpadne vode, predvsem kislo-bazične odpadne vode, odpadne vode, ki vsebujejo amonijak, in organske odpadne vode.
1. Odpadna voda, ki vsebuje fluor:
Fluorovodikova kislina postane glavno topilo, ki se uporablja v procesih oksidacije in jedkanja zaradi svojih oksidacijskih in korozivnih lastnosti. Odpadna voda, ki vsebuje fluor, v procesu večinoma nastaja pri difuzijskem procesu in kemično-mehanskem poliranju v procesu izdelave čipov. Klorovodikova kislina se pogosto uporablja tudi pri čiščenju silicijevih rezin in sorodnih pripomočkov. Vsi ti procesi se izvajajo v namenskih jedkalnih rezervoarjih ali čistilni opremi, zato se lahko odpadna voda, ki vsebuje fluor, odvaja neodvisno. Glede na koncentracijo jo lahko razdelimo na odpadno vodo, ki vsebuje fluor, z visoko koncentracijo, in odpadno vodo, ki vsebuje amonijak z nizko koncentracijo. Na splošno lahko koncentracija odpadne vode, ki vsebuje amonijak, doseže 100–1200 mg/L. Večina podjetij ta del odpadne vode reciklira za procese, ki ne zahtevajo visoke kakovosti vode.
2. Kislo-bazična odpadna voda:
Skoraj vsak postopek v procesu izdelave integriranih vezij zahteva čiščenje čipa. Trenutno sta žveplova kislina in vodikov peroksid najpogosteje uporabljeni čistilni tekočini v procesu izdelave integriranih vezij. Hkrati se uporabljajo tudi kislinsko-bazični reagenti, kot so dušikova kislina, klorovodikova kislina in amoniak.
Kislo-bazična odpadna voda iz proizvodnega procesa nastaja predvsem pri čiščenju v proizvodnji čipov. V procesu pakiranja se čip med galvanizacijo in kemijsko analizo obdela s kislinsko-bazično raztopino. Po obdelavi ga je treba sprati s čisto vodo, da se dobi kislinsko-bazična odpadna voda za pranje. Poleg tega se v postaji za čisto vodo uporabljajo tudi kislinsko-bazični reagenti, kot sta natrijev hidroksid in klorovodikova kislina, za regeneracijo anionskih in kationskih smol za proizvodnjo kislinsko-bazične regeneracijske odpadne vode. Med postopkom pranja kislinsko-bazičnih odpadnih plinov nastaja tudi odpadna voda za pranje. V podjetjih, ki proizvajajo integrirana vezja, je količina kislinsko-bazične odpadne vode še posebej velika.
3. Organska odpadna voda:
Zaradi različnih proizvodnih procesov se količina organskih topil, ki se uporabljajo v polprevodniški industriji, zelo razlikuje. Vendar pa se organska topila še vedno pogosto uporabljajo kot čistila v različnih delih proizvodnje embalaže. Nekatera topila se izpustijo v organske odpadne vode.
4. Druge odpadne vode:
Postopek jedkanja v proizvodnem procesu polprevodnikov bo za dekontaminacijo uporabil veliko količino amoniaka, fluora in visoko čiste vode, s čimer bo nastal izpust odpadne vode z visoko koncentracijo amoniaka.
Postopek galvanizacije je potreben v procesu pakiranja polprevodnikov. Čip je treba po galvanizaciji očistiti, pri čemer nastane odpadna voda, ki nastane pri čiščenju galvanizacije. Ker se pri galvanizaciji uporabljajo nekatere kovine, se v odpadni vodi, ki nastane pri čiščenju galvanizacije, pojavijo emisije kovinskih ionov, kot so svinec, kositer, disk, cink, aluminij itd.
Odpadni plin
Ker ima polprevodniški proces izjemno visoke zahteve glede čistoče operacijske sobe, se za odsesavanje različnih vrst odpadnih plinov, ki uparjajo med procesom, običajno uporabljajo ventilatorji. Zato so emisije odpadnih plinov v polprevodniški industriji značilne po veliki prostornini izpušnih plinov in nizki koncentraciji emisij. Tudi emisije odpadnih plinov so večinoma uparjene.
Te emisije odpadnih plinov lahko v glavnem razdelimo v štiri kategorije: kisli plin, alkalni plin, organski odpadni plin in strupeni plin.
1. Kislo-bazični odpadni plin:
Kislinsko-bazični odpadni plini nastajajo predvsem z difuzijo,KVB, CMP in postopki jedkanja, ki za čiščenje rezine uporabljajo kislinsko-bazično čistilno raztopino.
Trenutno je najpogosteje uporabljeno čistilno topilo v procesu proizvodnje polprevodnikov mešanica vodikovega peroksida in žveplove kisline.
Odpadni plin, ki nastane v teh procesih, vključuje kisle pline, kot so žveplova kislina, fluorovodikova kislina, klorovodikova kislina, dušikova kislina in fosforjeva kislina, alkalni plin pa je predvsem amonijak.
2. Organski odpadni plin:
Organski odpadni plini nastajajo predvsem pri procesih, kot so fotolitografija, razvijanje, jedkanje in difuzija. Pri teh procesih se za čiščenje površine rezine uporablja organska raztopina (kot je izopropilni alkohol), odpadni plini, ki nastanejo pri izhlapevanju, pa so eden od virov organskih odpadnih plinov;
Hkrati fotorezist (fotorezist), ki se uporablja v procesu fotolitografije in jedkanja, vsebuje hlapna organska topila, kot je butil acetat, ki med postopkom obdelave rezin izhlapijo v ozračje, kar je še en vir organskih odpadnih plinov.
3. Strupeni odpadni plini:
Strupeni odpadni plini večinoma nastajajo pri postopkih, kot so kristalna epitaksija, suho jedkanje in CVD. Pri teh postopkih se za obdelavo rezin uporabljajo različni visoko čisti posebni plini, kot so silicij (SiHj), fosfor (PH3), ogljikov tetraklorid (CFJ), boran, borov trioksid itd. Nekateri posebni plini so strupeni, zadušljivi in korozivni.
Hkrati je pri suhem jedkanju in čiščenju po kemičnem nanašanju iz pare v proizvodnji polprevodnikov potrebna velika količina plina s polnim oksidom (PFCS), kot so NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 itd. Te perfluorirane spojine imajo močno absorpcijo v infrardečem območju svetlobe in dolgo časa ostanejo v ozračju. Na splošno veljajo za glavni vir globalnega učinka tople grede.
4. Odpadni plini iz procesa pakiranja:
V primerjavi s postopkom izdelave polprevodnikov je odpadni plin, ki nastane pri postopku pakiranja polprevodnikov, relativno preprost, predvsem kisli plin, epoksidna smola in prah.
Kisli odpadni plin nastaja predvsem v procesih, kot je galvanizacija;
Odpadni plini pri peki nastajajo med peko po lepljenju in tesnjenju izdelka;
Stroj za rezanje rezin med rezanjem ustvarja odpadni plin, ki vsebuje sledi silicijevega prahu.
Težave z onesnaževanjem okolja
Kar zadeva probleme onesnaževanja okolja v polprevodniški industriji, so glavni problemi, ki jih je treba rešiti, naslednji:
· Obsežne emisije onesnaževal zraka in hlapnih organskih spojin (HOS) v procesu fotolitografije;
· Emisija perfluoriranih spojin (PFCS) pri procesih plazemskega jedkanja in kemičnega nanašanja s paro;
· Velika poraba energije in vode v proizvodnji in varnostna zaščita delavcev;
· Recikliranje in spremljanje onesnaževanja stranskih proizvodov;
· Težave uporabe nevarnih kemikalij v procesih pakiranja.
Čista proizvodnja
Tehnologijo čiste proizvodnje polprevodniških naprav je mogoče izboljšati z vidika surovin, procesov in nadzora procesov.
Izboljšanje surovin in energije
Najprej je treba strogo nadzorovati čistost materialov, da se zmanjša vnos nečistoč in delcev.
Drugič, preden se vhodne komponente ali polizdelki dajo v proizvodnjo, je treba na njih izvesti različne temperaturne teste, teste za odkrivanje puščanja, vibracije, teste visokonapetostnega električnega udara in druge teste.
Poleg tega je treba strogo nadzorovati čistost pomožnih materialov. Obstaja relativno veliko tehnologij, ki jih je mogoče uporabiti za čisto proizvodnjo energije.
Optimizirajte proizvodni proces
Polprevodniška industrija si sama prizadeva zmanjšati svoj vpliv na okolje z izboljšavami procesne tehnologije.
Na primer, v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so se organska topila v tehnologiji čiščenja integriranih vezij uporabljala predvsem za čiščenje rezin. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so se za čiščenje rezin uporabljale kisle in alkalne raztopine, kot je žveplova kislina. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila razvita tehnologija čiščenja s plazemskim kisikom.
Kar zadeva embalažo, večina podjetij trenutno uporablja tehnologijo galvanizacije, ki povzroča onesnaževanje okolja s težkimi kovinami.
Vendar pa pakirne tovarne v Šanghaju ne uporabljajo več tehnologije galvanizacije, zato ni vpliva težkih kovin na okolje. Ugotoviti je mogoče, da polprevodniška industrija postopoma zmanjšuje svoj vpliv na okolje z izboljšavami procesov in kemičnimi zamenjavami v lastnem razvojnem procesu, kar sledi tudi trenutnemu globalnemu razvojnemu trendu zagovarjanja načrtovanja procesov in izdelkov, ki temelji na okolju.
Trenutno se izvajajo dodatne izboljšave lokalnih procesov, vključno z:
· Zamenjava in zmanjšanje uporabe amonijevega plina PFCS, kot je uporaba plina PFC z nizkim učinkom tople grede za zamenjavo plina z visokim učinkom tople grede, kot je izboljšanje pretoka procesa in zmanjšanje količine plina PFCS, uporabljenega v procesu;
· Izboljšanje čiščenja več rezin na čiščenje posameznih rezin za zmanjšanje količine kemičnih čistilnih sredstev, uporabljenih v procesu čiščenja.
· Strog nadzor procesov:
a. Uresničiti avtomatizacijo proizvodnega procesa, ki omogoča natančno obdelavo in serijsko proizvodnjo ter zmanjša visoko stopnjo napak pri ročnem delovanju;
b. Okoljski dejavniki ultra čistega procesa, približno 5 % ali manj izgube pridelka povzročijo ljudje in okolje. Okoljski dejavniki ultra čistega procesa vključujejo predvsem čistočo zraka, visoko čisto vodo, stisnjen zrak, CO2, N2, temperaturo, vlažnost itd. Raven čistoče čiste delavnice se pogosto meri z največjim dovoljenim številom delcev na enoto prostornine zraka, to je s koncentracijo števila delcev;
c. Okrepiti odkrivanje in izbrati ustrezne ključne točke za odkrivanje na delovnih postajah z velikimi količinami odpadkov med proizvodnim procesom.
Vljudno vabljeni k sodelovanju vse stranke z vsega sveta, da nas obiščejo za nadaljnjo razpravo!
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 objave: 13. avg. 2024