Tillverkning av halvledarkomponenter omfattar huvudsakligen diskreta komponenter, integrerade kretsar och deras kapslingsprocesser.
Halvledarproduktion kan delas in i tre steg: produktion av produktkroppsmaterial, produktråntillverkning och montering av enheter. Bland dem är den allvarligaste föroreningen tillverkningsstadiet för produktskivor.
Föroreningar delas huvudsakligen in i avloppsvatten, avgaser och fast avfall.
Chiptillverkningsprocess:
Kiselskivaefter utvändig slipning - rengöring - oxidation - jämn resist - fotolitografi - framkallning - etsning - diffusion, jonimplantation - kemisk ångdeponering - kemisk-mekanisk polering - metallisering etc.
Avloppsvatten
En stor mängd avloppsvatten genereras i varje processteg vid halvledartillverkning och förpackningstestning, främst syrabasavloppsvatten, ammoniakhaltigt avloppsvatten och organiskt avloppsvatten.
1. Fluorhaltigt avloppsvatten:
Fluorvätesyra blir det huvudsakliga lösningsmedlet som används i oxidations- och etsningsprocesser på grund av dess oxiderande och korrosiva egenskaper. Fluorhaltigt avloppsvatten i processen kommer huvudsakligen från diffusionsprocessen och den kemisk-mekaniska poleringsprocessen i chiptillverkningsprocessen. I rengöringsprocessen för kiselskivor och relaterade redskap används också saltsyra många gånger. Alla dessa processer genomförs i dedikerade etsningstankar eller rengöringsutrustning, så fluorhaltigt avloppsvatten kan släppas ut separat. Beroende på koncentrationen kan det delas in i högkoncentrerat fluorhaltigt avloppsvatten och lågkoncentrerat ammoniakhaltigt avloppsvatten. Generellt kan koncentrationen av högkoncentrerat ammoniakhaltigt avloppsvatten uppgå till 100-1200 mg/L. De flesta företag återvinner denna del av avloppsvattnet för processer som inte kräver hög vattenkvalitet.
2. Syrabasavloppsvatten:
Nästan varje process i tillverkningsprocessen för integrerade kretsar kräver att chipet rengörs. För närvarande är svavelsyra och väteperoxid de vanligaste rengöringsvätskorna i tillverkningsprocessen för integrerade kretsar. Samtidigt används även syrabasreagenser som salpetersyra, saltsyra och ammoniakvatten.
Syrabasavloppsvattnet från tillverkningsprocessen kommer huvudsakligen från rengöringsprocessen i chiptillverkningsprocessen. I förpackningsprocessen behandlas chipet med syrabaslösning under elektroplätering och kemisk analys. Efter behandlingen måste det tvättas med rent vatten för att producera syrabastvättavloppsvatten. Dessutom används syrabasreagenser som natriumhydroxid och saltsyra i renvattenstationen för att regenerera anjon- och katjonhartser för att producera syrabasregenereringsavloppsvatten. Tvättavloppsvatten produceras också under syrabastvättprocessen. I företag som tillverkar integrerade kretsar är mängden syrabasavloppsvatten särskilt stor.
3. Organiskt avloppsvatten:
På grund av olika produktionsprocesser är mängden organiska lösningsmedel som används inom halvledarindustrin mycket olika. Organiska lösningsmedel används dock fortfarande flitigt som rengöringsmedel i olika delar av tillverkningsförpackningar. Vissa lösningsmedel släpps ut i organiskt avloppsvatten.
4. Annat avloppsvatten:
Etsningsprocessen i halvledarproduktionsprocessen kommer att använda en stor mängd ammoniak, fluor och högrent vatten för dekontaminering, vilket genererar utsläpp av ammoniakhaltigt avloppsvatten med hög koncentration.
Elektropläteringsprocessen krävs i halvledarkapslingsprocessen. Chipet måste rengöras efter elektroplätering, och i denna process genereras avloppsvatten från elektroplätering. Eftersom vissa metaller används vid elektroplätering kommer det att finnas metalljoner som utsläpps i avloppsvattnet från elektroplätering, såsom bly, tenn, skiva, zink, aluminium etc.
Avgaser
Eftersom halvledarprocessen har extremt höga krav på renlighet i operationsrummet används fläktar vanligtvis för att utvinna olika typer av avgaser som förångas under processen. Därför kännetecknas avgasutsläppen inom halvledarindustrin av stor avgasvolym och låg utsläppskoncentration. Avgasutsläppen är också huvudsakligen förångade.
Dessa avgasutsläpp kan huvudsakligen delas in i fyra kategorier: sur gas, alkalisk gas, organisk avgas och giftig gas.
1. Syrabasavgas:
Syrabasavgas kommer huvudsakligen från diffusion,CVD, CMP och etsningsprocesser, som använder syra-bas rengöringslösning för att rengöra wafern.
För närvarande är det vanligaste rengöringsmedlet i halvledartillverkningsprocessen en blandning av väteperoxid och svavelsyra.
Avgasen som genereras i dessa processer innefattar sura gaser såsom svavelsyra, fluorvätesyra, saltsyra, salpetersyra och fosforsyra, och den alkaliska gasen är huvudsakligen ammoniak.
2. Organisk avgas:
Organisk avgas kommer huvudsakligen från processer som fotolitografi, framkallning, etsning och diffusion. I dessa processer används organisk lösning (såsom isopropylalkohol) för att rengöra waferns yta, och avgasen som genereras genom förångning är en av källorna till organisk avgas;
Samtidigt innehåller fotoresisten (fotoresisten) som används i fotolitografi och etsning flyktiga organiska lösningsmedel, såsom butylacetat, som förångas i atmosfären under waferbearbetningsprocessen, vilket är en annan källa till organisk avgas.
3. Giftig avgas:
Giftig avgas kommer huvudsakligen från processer som kristallepitaxi, torretsning och CVD. I dessa processer används en mängd olika högrena specialgaser för att bearbeta wafern, såsom kisel (SiHj), fosfor (PH3), koltetraklorid (CFJ), boran, bortrioxid etc. Vissa specialgaser är giftiga, kvävande och frätande.
Samtidigt krävs en stor mängd fulloxidgas (PFCS) i torretsnings- och rengöringsprocessen efter kemisk ångdeponering vid halvledartillverkning, såsom NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, etc. Dessa perfluorerade föreningar absorberar starkt infrarött ljus och stannar kvar i atmosfären under lång tid. De anses allmänt vara den huvudsakliga källan till den globala växthuseffekten.
4. Avgaser från förpackningsprocessen:
Jämfört med halvledartillverkningsprocessen är avgasen som genereras av halvledarförpackningsprocessen relativt enkel, huvudsakligen sur gas, epoxiharts och damm.
Sura avgaser genereras huvudsakligen i processer som elektroplätering;
Bakningsavgaser genereras i bakningsprocessen efter att produkten har klistrats och förseglats;
Tärningsmaskinen genererar avgaser som innehåller spår av kiseldamm under skivskärningsprocessen.
Problem med miljöföroreningar
När det gäller miljöföroreningsproblemen inom halvledarindustrin är de viktigaste problemen som behöver lösas:
· Storskaliga utsläpp av luftföroreningar och flyktiga organiska föreningar (VOC) i fotolitografiprocessen;
· Utsläpp av perfluorerade föreningar (PFCS) vid plasmaetsning och kemisk ångdeponering;
· Storskalig förbrukning av energi och vatten i produktionen och skydd av arbetstagarnas säkerhet;
· Återvinning och föroreningsövervakning av biprodukter;
· Problem med användning av farliga kemikalier i förpackningsprocesser.
Ren produktion
Tekniken för ren produktion av halvledarkomponenter kan förbättras vad gäller råvaror, processer och processkontroll.
Förbättra råvaror och energi
För det första bör materialens renhet kontrolleras strikt för att minska införandet av föroreningar och partiklar.
För det andra bör olika temperatur-, läckagedetekterings-, vibrations-, högspännings- och andra tester utföras på inkommande komponenter eller halvfabrikat innan de tas i produktion.
Dessutom bör renheten hos hjälpmaterialen kontrolleras strikt. Det finns relativt många tekniker som kan användas för ren energiproduktion.
Optimera produktionsprocessen
Halvledarindustrin strävar själv efter att minska sin miljöpåverkan genom förbättringar av processtekniska metoder.
Till exempel användes organiska lösningsmedel huvudsakligen för att rengöra wafers inom integrerad kretsrengöringsteknik på 1970-talet. På 1980-talet användes syra- och alkalilösningar som svavelsyra för att rengöra wafers. Fram till 1990-talet utvecklades plasmasyrerengöringsteknik.
När det gäller förpackningar använder de flesta företag för närvarande elektropläteringsteknik, vilket orsakar tungmetallföroreningar i miljön.
Förpackningsfabriker i Shanghai använder dock inte längre galvaniseringsteknik, så tungmetaller har ingen miljöpåverkan. Det kan konstateras att halvledarindustrin gradvis minskar sin miljöpåverkan genom processförbättringar och kemisk substitution i sin egen utvecklingsprocess, vilket också följer den nuvarande globala utvecklingstrenden att förespråka process- och produktdesign baserad på miljön.
För närvarande genomförs fler lokala processförbättringar, inklusive:
·Ersättning och minskning av enbart ammonium-PFCS-gas, såsom användning av PFC-gas med låg växthuseffekt för att ersätta gas med hög växthuseffekt, såsom att förbättra processflödet och minska mängden PFCS-gas som används i processen;
·Förbättra rengöring av flera wafers till rengöring av en enda wafer för att minska mängden kemiska rengöringsmedel som används i rengöringsprocessen.
· Strikt processkontroll:
a. Realisera automatisering av tillverkningsprocessen, vilket kan realisera exakt bearbetning och batchproduktion, och minska den höga felfrekvensen vid manuell drift;
b. Miljöfaktorer i ultrarena processer, cirka 5 % eller mindre av avkastningsförlusten orsakas av människor och miljö. Miljöfaktorer i ultrarena processer inkluderar huvudsakligen luftrenhet, högrent vatten, tryckluft, CO2, N2, temperatur, fuktighet etc. Renhetsnivån i en ren verkstad mäts ofta med det maximala antalet partiklar som tillåts per volymenhet luft, det vill säga partikelkoncentrationen;
c. Stärk detekteringen och välj lämpliga nyckelpunkter för detektering vid arbetsstationer med stora mängder avfall under produktionsprocessen.
Välkomna alla kunder från hela världen att besöka oss för en vidare diskussion!
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
Publiceringstid: 13 augusti 2024