Виробництво напівпровідникових приладів в основному включає дискретні прилади, інтегральні схеми та процеси їх пакування.
Виробництво напівпровідників можна розділити на три етапи: виробництво матеріалу корпусу виробу, виробництво виробувафлявиробництво та складання пристроїв. Серед них найсерйознішим забрудненням є етап виробництва пластин продукту.
Забруднювачі в основному поділяються на стічні води, відхідні гази та тверді відходи.
Процес виробництва чіпа:
Кремнієва пластинапісля зовнішнього шліфування - очищення - окислення - рівномірного резисту - фотолітографії - проявлення - травлення - дифузії, іонної імплантації - хімічного осадження з парової фази - хіміко-механічного полірування - металізації тощо.
Стічні води
На кожному етапі виробництва та тестування упаковки напівпровідників утворюється велика кількість стічних вод, головним чином кислотно-лужних стічних вод, стічних вод, що містять аміак, та органічних стічних вод.
1. Стічні води, що містять фтор:
Плавикова кислота стає основним розчинником, що використовується в процесах окислення та травлення, завдяки своїм окислювальним та корозійним властивостям. Фторвмісні стічні води в цьому процесі переважно утворюються в результаті дифузії та хіміко-механічного полірування у виробництві мікросхем. Соляна кислота також часто використовується в процесі очищення кремнієвих пластин та пов'язаного з ними обладнання. Всі ці процеси виконуються у спеціалізованих резервуарах для травлення або очисному обладнанні, тому фторвмісні стічні води можна скидати окремо. За концентрацією їх можна розділити на висококонцентровані фторвмісні стічні води та низькоконцентровані аміачні стічні води. Як правило, концентрація висококонцентрованих аміачних стічних вод може досягати 100-1200 мг/л. Більшість компаній переробляють цю частину стічних вод для процесів, які не потребують високої якості води.
2. Кислотно-лужні стічні води:
Майже кожен процес у виробництві інтегральних схем вимагає очищення мікросхеми. Наразі сірчана кислота та перекис водню є найпоширенішими очисними рідинами у процесі виробництва інтегральних схем. Водночас також використовуються кислотно-лужні реагенти, такі як азотна кислота, соляна кислота та аміачна вода.
Кислотно-лужні стічні води виробничого процесу в основному утворюються в результаті процесу очищення під час виробництва мікросхем. У процесі пакування мікросхема обробляється кислотно-лужним розчином під час гальванічного покриття та хімічного аналізу. Після обробки її необхідно промити чистою водою для отримання кислотно-лужних промивних стічних вод. Крім того, на станції очищення води використовуються кислотно-лужні реагенти, такі як гідроксид натрію та хлоридна кислота, для регенерації аніонних та катіонних смол для отримання кислотно-лужних регенераційних стічних вод. Промивні хвостові води також утворюються під час процесу промивання кислотно-лужних відхідних газів. На підприємствах з виробництва інтегральних схем кількість кислотно-лужних стічних вод особливо велика.
3. Органічні стічні води:
Через різні виробничі процеси кількість органічних розчинників, що використовуються в напівпровідниковій промисловості, дуже різна. Однак як миючі засоби, органічні розчинники все ще широко використовуються в різних ланках виробництва упаковки. Деякі розчинники потрапляють у стічні води.
4. Інші стічні води:
Процес травлення у виробництві напівпровідників передбачає використання великої кількості аміаку, фтору та високочистої води для дезактивації, що призводить до утворення стічних вод з високою концентрацією аміаку.
Процес гальваніки є обов'язковим у процесі упаковки напівпровідників. Чіп потрібно очистити після гальваніки, і в цьому процесі утворюються стічні води гальванічного очищення. Оскільки деякі метали використовуються в гальваніці, у стічних водах гальванічного очищення будуть виділені іони металів, такі як свинець, олово, диск, цинк, алюміній тощо.
Відхідний газ
Оскільки напівпровідниковий процес має надзвичайно високі вимоги до чистоти операційного приміщення, для видалення різних видів відхідних газів, що випаровуються під час процесу, зазвичай використовуються вентилятори. Тому викиди відхідних газів у напівпровідниковій промисловості характеризуються великим об'ємом вихлопних газів та низькою концентрацією викидів. Викиди відхідних газів також переважно випаровуються.
Ці викиди відпрацьованих газів можна в основному розділити на чотири категорії: кислий газ, лужний газ, органічний відпрацьований газ та токсичний газ.
1. Кислотно-лужний відхідний газ:
Кислотно-лужний відхідний газ утворюється переважно внаслідок дифузії,серцево-судинних захворювань, CMP та процеси травлення, в яких для очищення пластини використовується кислотно-лужний розчин.
Наразі найпоширенішим розчинником для очищення у виробництві напівпровідників є суміш перекису водню та сірчаної кислоти.
Відхідний газ, що утворюється в цих процесах, включає кислі гази, такі як сірчана кислота, плавикова кислота, хлоридна кислота, азотна кислота та фосфорна кислота, а лужний газ - це переважно аміак.
2. Органічний відхідний газ:
Органічний відхідний газ в основному утворюється в результаті таких процесів, як фотолітографія, проявлення, травлення та дифузія. У цих процесах органічний розчин (наприклад, ізопропіловий спирт) використовується для очищення поверхні пластини, а відхідний газ, що утворюється внаслідок випаровування, є одним із джерел органічного відхідного газу;
Водночас, фоторезист (фоторезист), що використовується в процесі фотолітографії та травлення, містить леткі органічні розчинники, такі як бутилацетат, які випаровуються в атмосферу під час процесу обробки пластин, що є ще одним джерелом органічних відхідних газів.
3. Токсичні відхідні гази:
Токсичні відхідні гази в основному утворюються в результаті таких процесів, як кристалічна епітаксія, сухе травлення та CVD. У цих процесах для обробки пластин використовуються різноманітні високочисті спеціальні гази, такі як кремній (SiHj), фосфор (PH3), чотирихлористий вуглець (CFJ), боран, триоксид бору тощо. Деякі спеціальні гази є токсичними, задушливими та корозійними.
Водночас, у процесі сухого травлення та очищення після хімічного осадження з парової фази у виробництві напівпровідників потрібна велика кількість газу повного оксиду (PFCS), такого як NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 тощо. Ці перфторовані сполуки мають сильне поглинання в інфрачервоному діапазоні світла та тривалий час залишаються в атмосфері. Вони загалом вважаються основним джерелом глобального парникового ефекту.
4. Відхідний газ процесу пакування:
Порівняно з процесом виробництва напівпровідників, відхідний газ, що утворюється в процесі упаковки напівпровідників, є відносно простим, в основному складається з кислотного газу, епоксидної смоли та пилу.
Кислий відхідний газ утворюється переважно в таких процесах, як гальваніка;
Відхідний газ випічки утворюється в процесі випікання після склеювання та герметизації продукту;
Машина для нарізання пластин утворює відхідний газ, що містить сліди кремнієвого пилу, під час процесу нарізання пластин.
Проблеми забруднення навколишнього середовища
Щодо проблем забруднення навколишнього середовища в напівпровідниковій промисловості, основними проблемами, які необхідно вирішити, є:
· Масштабні викиди забруднювачів повітря та летких органічних сполук (ЛОС) у процесі фотолітографії;
· Випромінювання перфторованих сполук (ПФКС) у процесах плазмового травлення та хімічного осадження з парової фази;
· Масштабне споживання енергії та води у виробництві та захист безпеки працівників;
· Моніторинг переробки та забруднення побічних продуктів;
· Проблеми використання небезпечних хімічних речовин у процесах пакування.
Чисте виробництво
Технологію чистого виробництва напівпровідникових приладів можна вдосконалити з точки зору сировини, процесів та контролю процесів.
Покращення сировини та енергії
По-перше, чистота матеріалів повинна суворо контролюватися, щоб зменшити внесення домішок і частинок.
По-друге, перед запуском у виробництво вхідних компонентів або напівфабрикатів слід проводити різні випробування на температуру, виявлення витоків, вібрацію, ураження електричним струмом високої напруги та інші випробування.
Крім того, чистота допоміжних матеріалів повинна суворо контролюватися. Існує відносно багато технологій, які можна використовувати для чистого виробництва енергії.
Оптимізувати виробничий процес
Сама напівпровідникова промисловість прагне зменшити свій вплив на навколишнє середовище шляхом удосконалення технологічних процесів.
Наприклад, у 1970-х роках органічні розчинники в основному використовувалися для очищення пластин у технології очищення інтегральних схем. У 1980-х роках для очищення пластин використовувалися розчини кислот та лугів, такі як сірчана кислота. До 1990-х років була розроблена технологія плазмо-кисневого очищення.
Що стосується упаковки, більшість компаній зараз використовують технологію гальванічного покриття, яка спричиняє забруднення навколишнього середовища важкими металами.
Однак, пакувальні заводи в Шанхаї більше не використовують технологію гальванічного покриття, тому вплив важких металів на навколишнє середовище відсутній. Можна констатувати, що напівпровідникова промисловість поступово зменшує свій вплив на навколишнє середовище шляхом удосконалення процесів та хімічної заміни у власному процесі розробки, що також відповідає сучасній глобальній тенденції розвитку, яка полягає у просуванні розробки процесів та продуктів з урахуванням екологічних вимог.
Наразі проводиться більше вдосконалень локальних процесів, зокрема:
· Заміна та скорочення використання повністю амонійного газу ПФКС, такого як використання газу ПФКС з низьким парниковим ефектом для заміни газу з високим парниковим ефектом, наприклад, покращення технологічного процесу та зменшення кількості газу ПФКС, що використовується в процесі;
·Покращення очищення кількох пластин до очищення однієї пластини для зменшення кількості хімічних мийних засобів, що використовуються в процесі очищення.
·Суворий контроль процесу:
a. Реалізувати автоматизацію виробничого процесу, що дозволяє забезпечити точну обробку та серійне виробництво, а також зменшити високий рівень помилок ручного керування;
b. Фактори навколишнього середовища ультрачистого процесу, близько 5% або менше втрат виробу спричинені людьми та навколишнім середовищем. Фактори навколишнього середовища ультрачистого процесу включають головним чином чистоту повітря, високочисту воду, стиснене повітря, CO2, N2, температуру, вологість тощо. Рівень чистоти чистого цеху часто вимірюється максимальною кількістю частинок, дозволених на одиницю об'єму повітря, тобто концентрацією кількості частинок;
c. Посилити виявлення та вибрати відповідні ключові точки для виявлення на робочих місцях з великою кількістю відходів під час виробничого процесу.
Ласкаво просимо будь-яких клієнтів з усього світу відвідати нас для подальшого обговорення!
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
Час публікації: 13 серпня 2024 р.