Yarı iletken cihaz üretimi esas olarak ayrık cihazları, entegre devreleri ve bunların paketleme süreçlerini içerir.
Yarı iletken üretimi üç aşamaya ayrılabilir: ürün gövdesi malzeme üretimi, ürün üretimi.gofretÜretim ve cihaz montajı aşamalarında en ciddi kirlilik yaşanmaktadır. Bunların arasında en ciddi kirlilik kaynağı ise ürün yonga levhası üretim aşamasıdır.
Kirleticiler esas olarak atık su, atık gaz ve katı atık olmak üzere üç kategoriye ayrılır.
Çip üretim süreci:
Silikon levhaDış taşlama - temizleme - oksidasyon - homojen direnç - fotolitografi - geliştirme - aşındırma - difüzyon, iyon implantasyonu - kimyasal buhar biriktirme - kimyasal mekanik parlatma - metalizasyon, vb.
Atıksu
Yarı iletken üretimi ve paketleme testlerinin her işlem aşamasında, esas olarak asit-baz atık suyu, amonyak içeren atık su ve organik atık su olmak üzere büyük miktarda atık su oluşmaktadır.
1. Flor içeren atık su:
Hidroflorik asit, oksitleyici ve aşındırıcı özellikleri nedeniyle oksidasyon ve aşındırma işlemlerinde kullanılan ana çözücü haline gelmiştir. Prosesdeki flor içeren atık su, esas olarak çip üretim sürecindeki difüzyon ve kimyasal mekanik parlatma işlemlerinden kaynaklanmaktadır. Silikon levhaların ve ilgili ekipmanların temizleme işleminde de hidroklorik asit birçok kez kullanılmaktadır. Tüm bu işlemler özel aşındırma tanklarında veya temizleme ekipmanlarında tamamlandığından, flor içeren atık su bağımsız olarak deşarj edilebilir. Konsantrasyona göre, yüksek konsantrasyonlu flor içeren atık su ve düşük konsantrasyonlu amonyak içeren atık su olarak ikiye ayrılabilir. Genellikle, yüksek konsantrasyonlu amonyak içeren atık suyun konsantrasyonu 100-1200 mg/L'ye ulaşabilir. Çoğu şirket, yüksek su kalitesi gerektirmeyen işlemler için bu atık suyun bir kısmını geri dönüştürmektedir.
2. Asit-baz atık suyu:
Entegre devre üretim sürecindeki hemen her işlem, çipin temizlenmesini gerektirir. Şu anda, entegre devre üretim sürecinde en yaygın kullanılan temizleme sıvıları sülfürik asit ve hidrojen peroksittir. Aynı zamanda, nitrik asit, hidroklorik asit ve amonyaklı su gibi asit-baz reaktifleri de kullanılmaktadır.
Üretim sürecinde oluşan asit-baz atık sularının büyük kısmı, çip üretim sürecindeki temizleme işleminden kaynaklanmaktadır. Paketleme sürecinde, çip elektrokaplama ve kimyasal analiz sırasında asit-baz çözeltisiyle işlenir. İşlemden sonra, asit-baz yıkama atık suyu üretmek için saf su ile yıkanması gerekir. Ayrıca, anyon ve katyon reçinelerini rejenere etmek için saf su istasyonunda sodyum hidroksit ve hidroklorik asit gibi asit-baz reaktifleri de kullanılır ve bu da asit-baz rejenerasyon atık suyu üretir. Asit-baz atık gaz yıkama işlemi sırasında da yıkama atık suyu oluşur. Entegre devre üretim şirketlerinde, asit-baz atık su miktarı özellikle fazladır.
3. Organik atık su:
Farklı üretim süreçleri nedeniyle, yarı iletken endüstrisinde kullanılan organik çözücü miktarı oldukça farklılık göstermektedir. Bununla birlikte, temizlik maddesi olarak organik çözücüler, ambalaj üretiminin çeşitli aşamalarında hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı çözücüler organik atık su deşarjı olarak da kullanılmaktadır.
4. Diğer atık sular:
Yarı iletken üretim sürecindeki aşındırma işlemi, dekontaminasyon için büyük miktarda amonyak, flor ve yüksek saflıkta su kullanır; bu da yüksek konsantrasyonda amonyak içeren atık su deşarjına yol açar.
Yarı iletken paketleme sürecinde elektrokaplama işlemi gereklidir. Elektrokaplamadan sonra çipin temizlenmesi gerekir ve bu işlem sırasında elektrokaplama temizleme atık suyu oluşur. Elektrokaplamada bazı metaller kullanıldığı için, elektrokaplama temizleme atık suyunda kurşun, kalay, çinko, alüminyum vb. metal iyonu emisyonları meydana gelir.
Atık gaz
Yarı iletken üretim sürecinde çalışma odasının temizliği son derece yüksek gereksinimlere sahip olduğundan, işlem sırasında buharlaşan çeşitli atık gazları dışarı atmak için genellikle fanlar kullanılır. Bu nedenle, yarı iletken endüstrisindeki atık gaz emisyonları, büyük egzoz hacmi ve düşük emisyon konsantrasyonu ile karakterize edilir. Atık gaz emisyonları da çoğunlukla buharlaşarak ortaya çıkar.
Bu atık gaz emisyonları esas olarak dört kategoriye ayrılabilir: asidik gaz, alkali gaz, organik atık gaz ve zehirli gaz.
1. Asit-baz atık gazı:
Asit-baz atık gazı esas olarak difüzyon yoluyla oluşur.CVDCMP ve aşındırma işlemleri, gofretin temizlenmesi için asit-baz temizleme solüsyonu kullanan işlemlerdir.
Şu anda yarı iletken üretim sürecinde en yaygın kullanılan temizleme çözücüsü hidrojen peroksit ve sülfürik asit karışımıdır.
Bu işlemler sırasında oluşan atık gazlar arasında sülfürik asit, hidroflorik asit, hidroklorik asit, nitrik asit ve fosforik asit gibi asidik gazlar ve esas olarak amonyak olan alkali gazlar bulunur.
2. Organik atık gazı:
Organik atık gazlar esas olarak fotolitografi, geliştirme, aşındırma ve difüzyon gibi işlemlerden kaynaklanır. Bu işlemlerde, gofretin yüzeyini temizlemek için organik çözelti (izopropil alkol gibi) kullanılır ve buharlaşma sonucu oluşan atık gazlar, organik atık gaz kaynaklarından biridir;
Aynı zamanda, fotolitografi ve aşındırma işleminde kullanılan fotorezist (fotorezist), bütil asetat gibi uçucu organik çözücüler içerir ve bu çözücüler, gofret işleme süreci sırasında atmosfere buharlaşarak organik atık gazın bir diğer kaynağını oluşturur.
3. Zehirli atık gaz:
Zehirli atık gazlar esas olarak kristal epitaksi, kuru aşındırma ve CVD gibi işlemlerden kaynaklanır. Bu işlemlerde, silikon (SiHj), fosfor (PH3), karbon tetraklorür (CFJ), boran, bor trioksit vb. gibi çeşitli yüksek saflıkta özel gazlar kullanılarak gofret işlenir. Bazı özel gazlar zehirli, boğucu ve aşındırıcıdır.
Aynı zamanda, yarı iletken üretiminde kimyasal buhar biriktirme işleminden sonraki kuru aşındırma ve temizleme işleminde, NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 vb. gibi büyük miktarda tam oksit (PFCS) gazına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu perflorlu bileşikler kızılötesi ışık bölgesinde güçlü emilim gösterir ve atmosferde uzun süre kalırlar. Genellikle küresel sera etkisinin ana kaynağı olarak kabul edilirler.
4. Ambalajlama işleminden kaynaklanan atık gaz:
Yarı iletken üretim süreciyle karşılaştırıldığında, yarı iletken paketleme sürecinde oluşan atık gaz nispeten daha basittir ve esas olarak asidik gaz, epoksi reçine ve tozdan oluşur.
Asidik atık gaz, esas olarak elektrokaplama gibi işlemler sırasında üretilir;
Pişirme işlemi sırasında, ürünün hamur haline getirilmesi ve kapatılmasından sonra atık gaz oluşur;
Kesme makinesi, yonga levhası kesme işlemi sırasında eser miktarda silikon tozu içeren atık gaz üretir.
Çevre kirliliği sorunları
Yarı iletken endüstrisindeki çevre kirliliği sorunları için çözülmesi gereken başlıca sorunlar şunlardır:
• Fotolitografi işleminde büyük ölçekli hava kirletici madde ve uçucu organik bileşik (VOC) salınımı;
• Plazma aşındırma ve kimyasal buhar biriktirme işlemlerinde perflorlu bileşiklerin (PFCS) salınımı;
• Üretimde büyük ölçekli enerji ve su tüketimi ve işçilerin güvenliğinin sağlanması;
• Yan ürünlerin geri dönüşümü ve kirlilik izlemesi;
• Ambalajlama süreçlerinde tehlikeli kimyasalların kullanımından kaynaklanan sorunlar.
Temiz üretim
Yarı iletken cihazların temiz üretim teknolojisi, hammadde, süreç ve süreç kontrolü yönlerinden geliştirilebilir.
Hammadde ve enerjinin iyileştirilmesi
Öncelikle, yabancı madde ve parçacıkların girişini azaltmak için malzemelerin saflığı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
İkinci olarak, üretim aşamasına geçmeden önce gelen bileşenler veya yarı mamul ürünler üzerinde çeşitli sıcaklık, sızıntı tespiti, titreşim, yüksek voltajlı elektrik çarpması ve diğer testler yapılmalıdır.
Ayrıca, yardımcı malzemelerin saflığı da sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Temiz enerji üretimi için kullanılabilecek nispeten çok sayıda teknoloji mevcuttur.
Üretim sürecini optimize edin
Yarı iletken endüstrisi, süreç teknolojisindeki iyileştirmeler yoluyla çevre üzerindeki etkisini azaltmaya çalışmaktadır.
Örneğin, 1970'lerde entegre devre temizleme teknolojisinde yonga levhalarını temizlemek için ağırlıklı olarak organik çözücüler kullanılıyordu. 1980'lerde ise sülfürik asit gibi asit ve alkali çözeltiler yonga levhalarını temizlemek için kullanıldı. 1990'lara kadar plazma oksijen temizleme teknolojisi geliştirildi.
Ambalajlama konusunda ise çoğu şirket şu anda çevreye ağır metal kirliliğine neden olacak elektrokaplama teknolojisini kullanmaktadır.
Ancak Şanghay'daki ambalaj fabrikaları artık elektrokaplama teknolojisini kullanmadığı için, ağır metallerin çevre üzerindeki etkisi de ortadan kalkmıştır. Yarı iletken endüstrisinin, kendi gelişim sürecinde süreç iyileştirmeleri ve kimyasal ikame yoluyla çevre üzerindeki etkisini kademeli olarak azalttığı ve bunun da çevreye dayalı süreç ve ürün tasarımını savunan mevcut küresel gelişim trendini takip ettiği görülmektedir.
Şu anda, aşağıdakiler de dahil olmak üzere daha fazla yerel süreç iyileştirmesi gerçekleştirilmektedir:
•Amonyum bazlı PFCS gazının tamamen değiştirilmesi ve azaltılması; örneğin, yüksek sera etkisine sahip gaz yerine düşük sera etkisine sahip PFC gazı kullanılması, proses akışının iyileştirilmesi ve proseste kullanılan PFCS gazı miktarının azaltılması;
• Çoklu wafer temizliğini tekli wafer temizliğine dönüştürerek, temizleme işleminde kullanılan kimyasal temizlik maddesi miktarını azaltmak.
•Sıkı süreç kontrolü:
a. Üretim sürecinin otomasyonunu gerçekleştirerek hassas işleme ve seri üretim imkanı sağlamak ve manuel işlemlerin yüksek hata oranını azaltmak;
b. Ultra temiz proses çevresel faktörleri; verim kaybının yaklaşık %5'i veya daha azı insan ve çevre kaynaklıdır. Ultra temiz proses çevresel faktörleri başlıca hava temizliği, yüksek saflıkta su, basınçlı hava, CO2, N2, sıcaklık, nem vb. unsurları içerir. Temiz bir atölyenin temizlik seviyesi genellikle birim hacim hava başına izin verilen maksimum parçacık sayısı, yani parçacık sayım konsantrasyonu ile ölçülür;
c. Üretim sürecinde yüksek miktarda atık oluşan iş istasyonlarında tespit mekanizmasını güçlendirin ve tespit için uygun kilit noktaları seçin.
Dünyanın her yerinden gelen müşterilerimizi daha detaylı görüşmek üzere bizi ziyaret etmeye davet ediyoruz!
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
Yayın tarihi: 13 Ağustos 2024