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| **** | 建设单位代码类型:|
| ****0505MA7GW4421B | 建设单位法人:张耀辉 |
| 李晨光 | 建设单位所在行政区划:********开发区 |
| **省**市高新区金庄街28号 |
| ******年产1万片6吋硅基晶圆项目 (重新报批) | 项目代码:**** |
| 建设性质: | |
| 2021版本:080-电子器件制造 | 行业类别(国民经济代码):C3973-C3973-集成电路制造 |
| 建设地点: | ********开发区 ******开发区 |
| 经度:120.518056 纬度: 31.301111 | ****机关:******开发区管理委员会 |
| 环评批复时间: | 2025-01-17 |
| 苏高新管环审〔2025〕009号 | 本工程排污许可证编号:****0505MA7GW4421B001X |
| 2024-03-21 | 项目实际总投资(万元):98000 |
| 500 | 运营单位名称:**** |
| ****0505MA7GW4421B | 验收监测(调查)报告编制机构名称:**** |
| ****0505MA7GW4421B | 验收监测单位:******公司 |
| ****0507MA1X2X8T85 | 竣工时间:2025-09-01 |
| 2025-09-01 | 调试结束时间:2025-12-31 |
| 2026-01-05 | 验收报告公开结束时间:2026-02-02 |
| 验收报告公开载体: | https://www.****.com/gs/detail/2?id=60105ir7nx |
| ** | 实际建设情况:** |
| 不涉及 | 是否属于重大变动:|
| 年产1万片6吋硅基晶圆项目 | 实际建设情况:年产1万片6吋硅基晶圆项目 |
| 不涉及 | 是否属于重大变动:|
| 1、硅基晶圆生产工艺 图2-2 生产工艺流程图 芯片制造工序是采用半导体平面工艺的方法在衬底硅片上形成电路图形的生产过程。半导体平面工艺是通过类似照片冲印的被称为光刻的方法、以及腐蚀和刻蚀的方法形成掺杂通道,再通过离子注入或高温扩散的方法掺杂形成半导体PN结,然后沉积金属引线。工艺包括硅片清洗、氧化扩散、光刻、刻蚀(包括干法刻蚀和湿法刻蚀)、离子注入、气相沉积、多层金属布线、研磨等,这些工序反复交叉。包括检测和测试在内工艺步数达到500~600步,甚至更多。 工艺详述如下: (1)硅片清洗 由于半导体生产污染要求非常严格,清洗工艺需要消耗大量的纯水及通过特殊过滤和纯化的半导体级化学试剂、有机溶剂等。清洗工作是在不破坏芯片表面特性的前提下,有效的使用化学溶液清除半导体硅片表面的尘埃颗粒、有机物残留薄膜和吸附在表面的金属离子。 在硅片清洗工艺中,硅片进入到硅片清洗机,在设备内按顺序进入各种药液槽进行表面化学处理,再送入清洗槽,将其表面粘附的溶液清洗干净后进入下一道工序。最主要的清洗方式是将硅片沉浸在液体槽内或使用液体喷雾清洗,同时为有更好的清洗效果,通常使用超声波加以辅助,由于使用有机溶剂清洗带来的溶剂残留,一般在有机溶剂清洗后立即采用无机酸将其氧化去除,最后用纯水冲洗。 本项目药液均采用自动加药泵自动配制,通过内置的状态图示操作界面可以设置各种溶液的稀释量、比例分配等,当槽内溶液不满足生产需求时,采用自动排液泵进行排液,进行溶液的更换。本项目清洗采用溢流水洗,纯水从底部供入,水流经过晶片,并逐渐上移,而后越过晶片,再后来溢出水槽内缘而流到外槽,进入排出系统,同时清洗并带走晶片上的药液和残留物,持续不断流动、冲洗,最终达到清洁晶片的目的。 本项目硅片清洗过程主要包括有机溶剂清洗、SPM清洗、DHF清洗、APM(SC-1)清洗、HPM(SC-2)清洗、异丙醇烘干。 图2-3硅片清洗工艺流程及产污节点图 有机溶剂清洗:晶片表面附着有机物,就不能完全去除表面的自然氧化层和金属杂质,因此,本项目将晶片浸入丙酮溶液中去除有机物。 SPM清洗:将晶片浸入98% H2SO4和30% H2O2的混合物(SPM)中,项目硫酸、双氧水比例为4:1。晶片在125℃的温度浸泡10-15分钟。SPM具有很高的氧化能力,可将部分金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属。 DHF清洗:为了进一步去除硅片表面的自然氧化膜,同时抑制氧化膜的形成同时抑制氧化膜的形成,项目采用DHF溶液清洗, DHF清洗主要将晶片浸入49%HF和H2O的混合物(DHF)中,项目HF、水比例为1:20,在25℃的温度下浸泡2分钟。项目用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。 APM(SC-1)清洗:由于双氧水为强氧化剂,能氧化硅片表面和颗粒,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2),呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被APM(SC-1)清洗液(氨水和双氧水的混合液)浸透。将晶片浸入30%氨水、30%H2O2以及水的混合物(APM)中,其中NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,在70℃的温度下浸泡10分钟,由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。 HPM (SC-2)清洗:为了去除硅片表面晶圆表面极微的钠、铁、镁等金属离子,本项目采用盐酸双氧水的混合溶液进行HPM (SC-2)清洗,将晶片浸入HPM中,其中HCl:H2O2:H2O为1:1:6,项目在80℃HPM溶液中浸泡10分钟。 烘干:经清洗后晶片上含有水分,经清洗后晶片上含有水分,本项目采用异丙醇清洗干燥,异丙醇槽内的异丙醇液体以设定液压和流量供给到异丙醇喷头,异丙醇液体在异丙醇喷头内遇到设定压力的氨气,氮气将异丙醇液体打成雾状喷出,能把晶片上的水分置换出去,工作腔体下方设有导流管,异丙醇蒸汽冷却后变成异丙醇小液滴,该小液滴可沿导流管排出工作腔外然后输入大量的氮气,氮气将异丙醇吹扫,从而达到清洗并干燥晶片的效果。 (2)氧化扩散 氧化: 热氧化工艺的核心是在硅表面生长出SiO2层,形成的SiO2能紧紧地依附在硅衬底的表面,并具有良好的化学稳定性和电绝缘性。热氧化形成的二氧化硅用以作为扩散、离子注入的阻挡层或介质隔离层。 生产过程通常是将成批的硅片放入洁净的完全密闭的石英炉管中,石英炉管一般加热到800~1200℃。在常压下将氧化剂,如干燥的氧气、水汽,从炉管的一端通入并从另一端排出。根据氧化剂的不同,常用的热氧化可以分为:干氧氧化和水汽氧化两种。干氧化只使用纯氧气(O2),所以氧化膜的生长速度较慢,主要用于形成薄膜,且可形成具有良好导电性的氧化物。湿氧化同时使用氧气(O2)和高溶解性的水蒸气(H2O)。氧化膜生长速度快,会形成较厚的膜。但与干氧化相比,湿氧化形成的氧化层密度低。通常,在相同温度和时间下,通过湿氧化获得的氧化膜比使用干氧化获得的氧化膜要厚大约5至10倍。 典型的热氧化化学反应为: 干氧氧化:干氧氧化是在高温下氧气与硅反应生成SiO2,反应式为: Si+O2→SiO2 水汽氧化:水汽氧化是在高温下硅与纯水产生的蒸汽反应生成SiO2,反应式为: Si+2H2O→SiO2+2H2 水汽氧化过程示意图如下: 图2-4 水汽氧化过程示意图 在实际的集成电路制备生产中,一般根据要求选择干氧氧化或水汽氧化;本项目氧化工序以干氧氧化为主,水汽氧化为辅。 扩散: 是即高浓度向低浓度最终趋于均匀的热运动形式,是在硅表面掺入纯杂质原子的过程。集成电路制造中的扩散工艺,目的是将一定数量的某种杂质掺入到硅晶体或其他半导体晶体中,实现器件制备的功能指标。根据扩散要求,在完全密闭的设备中通入设定的二氯硅烷、氨气、磷烷氮气混气为扩散杂质源。通过控制扩散炉的温度升高速率,将温度逐渐升至扩散温度。温度通常在800℃到1200℃之间,具体取决于所需的扩散深度和杂质浓度。一旦达到了设定温度+,保持一定的时间以实现氧化及扩散。反应方程式如下: 3SiH2Cl2+4NH3—Si3N4+6HCl+6H2 2PH3→P2 +3H2 在扩散完成后,将温度逐渐降低至室温。可以通过不同的冷却速率来控制晶体中的应变和缺陷。本项目采用氮气作为保护气,同时采用氮气进行吹扫设备,二氯乙烯、三氟化氯定期高温(800℃~1200℃)清洗石英管,产生清洗废气G2-1(氟化物和氯化氢)以及S2-1废石英管。 (3)光刻 晶圆上利用光线来照射带有电路图形的光罩,从而绘制电路。形成图形的方法类似于在洗印黑白照片时,将在胶片上形成的图像印在相纸上。 光刻过程通常包括:涂胶、烘干、曝光、显影等工艺步骤。 图2-5 光刻工艺流程图 涂胶:首先在晶圆上涂上助粘剂HMDS(六甲基二硅胺),然后将晶圆送至真空转台,注入光刻胶,先采用低转速抛出多余光刻胶,并均涂布,接着升高转速减薄光阻至所需厚度。涂布过程中边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离而影响其它部分的图形,本项目采用EBR(OK73)去边剂去除边缘光刻胶。 涂胶后烘干:将光刻胶烤干定型,防止沾粘,但不可过干过硬,而妨碍后续的曝光显影,其操作温度为110℃,此工序热源为电。 曝光:采用光刻机进行对准曝光,将光罩进行对准后,通过汞灯照射将光罩上的电路图案复制到晶圆上。 显影:考虑光刻底层材料,使用不同显影液对曝光后的晶圆进行显影,首先显影剂被喷洒在晶圆表面上,然后借着自旋的离心力散布在整个晶圆上。由于光照后的光刻胶和未被光照的光刻胶将分别溶于显影液和不溶于显影液,这样就使晶圆上形成沟槽。 显影水洗:在晶圆喷洒纯水进行洗涤,然后将纯水阀门关毕并将自旋转速增大以甩干晶圆。 烘干:晶圆在经过显影之后,需要经历一个高温处理过程,主要作用是除去光刻胶剩余的溶剂,增强光刻胶对晶圆表面的附着力,同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力。本工序在烤箱内进行,温度80℃左右,此工序热源为电。 图2-6 光刻工艺示意图 (4)刻蚀 在光刻工艺中,光刻胶薄膜层中形成了微图形结构,为获得器件的结构,需要通过刻蚀,在光刻胶下面的材料上重现光刻胶层上的图形,实现图形的转移。 图2-7 刻蚀示意图 集成电路工艺中应用的刻蚀技术主要包括液态的湿法刻蚀和气态的干法刻蚀两大类。 湿法刻蚀:通过特定的溶液与需要刻蚀的薄膜材料在腐蚀槽中发生化学反应,除去光刻胶未覆盖区域的薄膜,称为湿法刻蚀。对不同的去除物质使用不同的材料,每步浸泡时间10s~300s不等。对不同的对象,典型使用的腐蚀材料为: 腐蚀氮化硅(Si3N4) :使用热磷酸(85%),温度155℃左右,主要化学反应式为:3Si3N4+10H3PO4→9SiH3PO4+2H2+2NH4H2PO4 ,此工序产生废气G4-1(磷酸雾)、后续清洗废水W4-1含磷废水以及换槽废液L4-1。 腐蚀二氧化硅1:使用30%氨水和30%双氧水(氨水:双氧水为1:4),根据工艺需求,采用40℃和70℃进行腐蚀,利用氨水的弱碱性活化硅晶圆及微粒子表面,使晶圆表面与微粒子间产生相互排斥,双氧水具有氧化晶圆表面的作用,然后氨水对SiO2进行微刻蚀,去除颗粒通过双氧水将晶圆表面进行氧化,再通过氨水和二氧化硅反应生产氨合硅氢氧化物溶于水中,此工序产生废气G4-2(氨气)、换槽废液L4-2以及含氨废水W4-2。 腐蚀二氧化硅2:使用10%氢氟酸,温度25℃左右,主要方程式: SiO2+4HF→SiF4+2H2O,此工序产生废气G4-3(氟化物)、换槽废液L4-3以及含氟废水W4-3。 腐蚀二氧化硅3 :使用氢氟酸(49%)和氟化铵(34%),温度25℃左右,主要化学反应式为:SiO2+4HF+2NH4F→(NH4)2SiF6+2H2O;此工序产生废气G4-4(氟化物)、换槽废液L4-4以及含氟含氮废水W4-4。 腐蚀硅(Si):使用硅刻蚀液(49% 氢氟酸、69% 硝酸和纯水,氢氟酸:硝酸比例为1:17:19),温度25℃左右,主要化学反应方程式为Si+HNO3+6HF→H2SiF4+HNO2+H2O+H2,此工序产生废气G4-5(氟化物、氮氧化物)、换槽废液L4-5以及含氟含氮废水W4-5。 SPM去胶:通过硫酸将有机物碳化,再通过过氧化氢形成碳气体,采用98%硫酸和30%双氧水(比例为4:1),温度125℃左右,此工序产生废气G4-6(硫酸雾)、换槽废液L4-6以及酸碱废水W4-6。 腐蚀镍: 使用镍刻蚀液(HNO3 10%~16%、CH3COOH 8%~12%),温度50℃左右,反应方程式为Ni+4HNO3→Ni(NO3)2+2NO2+2H2O,此工序产生废气G4-7(氮氧化物、有机废气)、换槽废液L4-7以及含镍含氮废水W4-7。 烘干:湿法刻蚀后的干燥过程与硅片清洗工序异丙醇烘干工艺一致,在此不再赘述,此工序产生废气G4-8(有机废气)、废液L4-8(废异丙醇)。 干法刻蚀:干法刻蚀是指在完全密闭的干法刻蚀机中利用等离子体激活的化学反应或者利用高能离子束轰击完成去除物质的方法。由于在刻蚀中不使用液体,故称为干法刻蚀。干法刻蚀机使用气体形成的离子束与需要进行刻蚀的材料发生反应,形成挥发性物质被抽走,从而达到刻蚀的目的。 本项目等离子体的刻蚀工艺大多采用含有氟气体、含氯气体进行刻蚀。本项目的气体有四氯化硅、四氟甲烷、溴化氢、氯气、六氟化硫、一氧化碳、八氟环丁烷、氦气、氩气、三氟甲烷、八氟环戊烯、二氟甲烷、氧氦混气、氢氮混气、O2、六氟丁二烯、氟甲烷等气体,以CF4为例,刻蚀流量30~80sccm,刻蚀反应过程如下: CF4→2F+CF2 SiO2+4F→SiF4+2O Si+4F→ SiF4 SiO2 +2CF2 →SiF4+ 2CO Si+ 2CF2→SiF4+2C 干法刻蚀机中反应后的残余气体和反应物形成G4-9酸性废气(氟化物、氯气、溴化氢)。 (5)去胶 经过刻蚀后,将光刻胶从晶片表面除去的过程称为去胶。去胶的方法为湿法去胶和干法去胶。 湿法去胶:分为有机物溶液去胶和无机物溶液去胶。 有机物去胶使用的溶剂主要有丙酮和芳香族的有机溶剂常温浸泡去胶,浸泡后采用异丙醇进一步清洗。 无机物溶液去胶是利用某些无机溶液,如前端采用的为干法蚀刻,在无机去胶过程中需采用10%的氢氟酸常温下进行预清洗以便后续更好的清洗,无机去胶主要根据工艺要求选用SPM去胶和SC-1去胶,其中SPM去胶主要采用98%硫酸+30%过氧化氢(比例4:1),125℃条件下浸泡在去胶槽中,SC-1去胶主要采用30%氨水+30% H2O2+水(比例1:1:5),70℃条件下浸泡在去胶槽中。 项目湿法去胶均要对晶片进行烘干,烘干与硅片清洗工序异丙醇烘干工艺一致,在此不再赘述。 图2-8 去胶工艺流程及产污节点图 干法去胶:则是用等离子体将光刻胶剥除。如光刻胶在离子体环境下与氧气发生化学反应,生成气态的CO、CO2和H2O。 本项目采用湿法去胶和干法去胶搭配进行。 (6)离子注入 离子注入工艺是给硅晶片注入半导体的生命过程。纯半导体由硅素制成,因此它们不能导电,但通过添加杂质,可以使其电流流动,具有导电性或形成PN 结。 离子注入的基本原理是把掺杂物质(原子)离子化后,在数千到数百万伏特电压的电场下得到加速,以较高的能量注入到硅片表面或其它薄膜中。经高温退火后,消除因离子注入造成的衬底晶圆片晶格的损伤;同时注入的杂质离子被活化,恢复晶圆片中少数载流子寿命和载流子迁移率。本项目使用掺杂源主要为砷化氢、三氟化硼、三氯化硼、磷化氢、四氟化硅、氮化铝等。 主要反应方程式如下: AsH3→As+3H (注入砷,N型掺杂源) BF3→B+3F (注入硼,P型掺杂源) PH3→P+3H (注入磷,N型掺杂源) AlN→Al+N (注入铝, P型掺杂源) SiF4→Si+4F (注入硅,工艺要求注入) 为了改变电性能,本项目部分工艺离子注入时使用氙气,同时使用氮气作为保护气体,氢气作为清洁气体,提高保养周期。 在离子注入过程中未反应完气体和反应物形成G6-1酸性废气(砷化氢、磷化氢、氯气以及氟化物)。 (7)高温激活 高温激活的目的是使芯片品格排列混乱的半导体恢复品体的结构,在离子注入工艺之后,高能量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞,使一些晶格原子发生位移,结果造成大量的空位,将使得注入区中的原子排列混乱或者变成为非晶区,所以离子注入以后必须把晶片放在一定的温度下进行高温激活,以恢复晶体的结构和消除缺陷。同时,把有些处于间隙位置的杂质原子通过高温激活而让它们进入替代位置,使材料参数(载流子寿命和迁移率)得到恢复。项目采用氩气、氢气作为保护气体,反应完成后直接排出。该步骤主要为物理过程,无污染废水或废气产排。 (8)热氧化 高温激活后的热氧化工艺主要是在硅片上生长一层氧化硅(SiO2)薄膜,做栅极金属和半导体之间的隔离层(栅氧)。 清洗后的硅片放入氧化炉内,根据氧化剂的不同,干氧氧化和水汽氧化两种,此主要工艺与氧化扩散中的氧化工艺一致,在此不再赘述,根据工艺要求通入气体氧气、氧气和水蒸气、一氧化氮、硅烷、一氧化二氮,在晶片上生长一薄层二氧化硅,此工段未反应完气体和反应物形成G8-1酸性废气(硅烷、氮氧化物)。 (9)化学气相沉积 化学气相沉积(CVD)通过化学的方法形成薄膜。化学气相沉积简介如下: 化学气相沉积(CVD)是通过两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上,是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。 化学气相沉积是在400度的环境下,以适当的流速将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽引入完全密闭的反应室,在衬底表面发生化学反应并在衬底表面淀积薄膜的过程。化学气相沉积炉内有特气通入(特气系统自动供气)反应,反应后通入N2 吹扫。目前,在芯片的制造工艺中,大部分薄膜材料都可以用化学气相沉积法来制备,例如:二氧化硅膜、多晶硅膜、氮化硅、金属钨等。 二氧化硅沉积典型的化学反应为: SiH4 + O2 → SiO2 + 2 H2↑ Si(C2H5O4)(TEOS)+8O2→ SiO2 +10H2O+8CO2↑ SiH4+ 2N2 O → SiO2 + 2 H2↑+ 2 N2↑ SiCl2H2+2N2 O → SiO2 +2HCl+ 2N2↑ 多晶硅沉积典型的化学反应为: SiH4→Si+2H2↑ 氮化硅沉积典型的化学反应为: 3 SiH4 +2 NH3 +N2 → Si3N4+ 9H2↑ 3 SiCl2H2+4 NH3 → Si3N4+6HCl+ 3H2↑ 沉积过程中掺磷时加磷化氢的反应为: 4 PH3 + 5O2 → 2 P2O 5 + 6 H2↑ 在钨的沉积过程中,需要首先在一般会在硅片表面沉积一层粘着层钛层,项目使用四二甲胺基钛提供钛源,使用六氟化钨来提供钨源。 WF6+3H2→W+6HF↑ 本项目CVD工序炉内气氛主要为氨气、一氧化二氮、硅烷、磷烷/氮气混合气体、二氯硅烷、氢气、氧气、氦气、氮气、TEOS、四二甲胺基钛、硼烷/氮气混合气体、六氟化钨、乙烯、一氧化氮等,本项目采用三氟化氮、三氟化氯、六氟乙烷定期高温(800℃~1200℃)清洗腔体,该工序产生废气G9-1酸性废气磷化氢、硅烷、氟化物、氯化氢、氮氧化物以及G9-2碱性废气氨气。 (10)物理气相沉积(PVD) 物理气相沉积是指在真空条件下,利用热蒸发或辉光放电、弧光放电等物理过程,实现材料的迁移,并在零件基体表面上沉积形成涂层的技术。本项目物理气相沉积采用真空蒸发镀膜和溅射镀膜。 真空蒸发镀膜在真空室中,加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸气流,入射到晶片表面,凝结形成固态薄膜的方法。 溅射镀膜是在200℃~400℃的真空环境下,通入适当的惰性气体作为媒介,利用惰性气体加速撞击靶材,使其原子或分子逸出,淀积到基片表面形成金属薄膜的物理气相淀积。在此工艺中,薄膜主要以物理填充而不是化学反应。它是通过给金属靶材加上直流电,并利用磁场作用将靶材上的金属溅射出去并沉积到晶圆表面。 项目物理气相沉积材料主要包括钛、镍、铝硅铜等。该工序中仅用到靶材和氦气、氩气、氮气等惰性气体,该过程中产生废靶材、废蒸发料S10-1。项目溅射镀膜会溅射沉积金属屏蔽件上,不会产生金属粉尘。项目沉积设备腔体、挡板、托盘等生产载具均定期委外(4次/月)清洗。 (11)减薄 减薄就是把原来凹凹凸凸的晶片表面,利用机械和化学的共同作用,去除多余的薄膜,实现晶片表面的全局平坦化。 本项目减薄主要是将待减薄的晶片背面通过亲水张力或者真空吸附固定抛光头上,在一定的下压力及研磨液的存在下,它的表面被压在旋转的平台。研磨液通过多孔性抛光垫传到晶片上,它的化学成分与硅晶片产生化学作用,将不溶物质转化成易溶物质,然后通过磨粒的机械摩擦将这些易溶物质从晶片表面去除,这使被抛光表面重新裸露,化学与机械作用相互配合,使反应继续下去,实现表面低损伤**整。 根据工艺要求,减薄过程中部分硅片需进行正面贴膜,防止减薄过程中损坏晶片正面,保护正面电路,此工序产生研磨废水W11-1、废胶带S11-1。 (12)背面清洗 经研磨后的晶圆背面不平整(肉眼不可见),项目采用背面腐蚀液(HNO3 10%、硫酸 70%、HF 15%)在19℃左右在背面腐蚀槽中进行晶圆的背面腐蚀,再用纯水清洗冲洗,得到表面平整的晶圆。清洗结束后撕去正面胶带,此工序产生酸性废气G12-1(氮氧化物、硫酸雾和氢氟酸)、清洗废水W12-1、背面清洗废液L12-1以及废胶带及底材S12-1。 (13)划片 经背面清洗后的晶圆进行贴膜,采用激光隐形设备切割通过光学控制将焦点放在晶圆内部形成多光子吸收非线性吸收效应,使得材料改性形成裂纹。这个过程只在晶圆下部占1/3~1/4的部分进行,不影响晶圆表面。由于晶圆下方存在着UV膜承载,待内部改质层完全形成后,可以通过劈裂的方式,使晶圆沿切缝处分离。劈裂结束后进行纯水清洗,此工序产生划片废水W13-1以及废胶带S13-1。 (14)检测 电性测试:主要通过电性测试设备,对产品进行电性测试、然后进行包装入库,该工序在生产车间进行。该工序会产生不合格品S14-1。 (15)其他清洗工艺 ①挡控片清洗 挡片,主要作用就是占位。特别是在炉管(PVD/CVD/氧化扩散等)里,如果某批次的硅片不足,留有空隙,可能会影响气流稳定性和均匀性,因此需要加一些挡片,来把空余的位置填充起来,对炉管内的气流进行阻挡分层并使炉管内温度均匀分布,从而使气流中的反应气体与被加工硅片均匀接触、均匀受热,发生化学物理反应,沉淀或生长均匀的高质量薄膜。 控片,主要作用是监控产线上的机器设备的稳定性和可靠性,判断制程能力是否稳定、生产环境是否洁净。产品投产之前,需要用控片来试加工一下,检验一下产线的稳定性;产品生产过程中,需要在正片中混杂一些控片,工艺完成后,可以用控片来判断该批次是否正常。通过使用控片,可以对离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀和研磨等制程中的例如电阻率、薄膜沉积速率、刻蚀速率、研磨速率以及均匀性等进行监测。 本项目在生产过程中根据需要采用酸碱在挡控片清洗设备内对控挡片进行选择性清洗,其工艺与硅片清洗基本一致。 硫酸+双氧水清洗:该工序与SPM清洗工艺一致,将晶片浸入98% H2SO4和30% H2O2的混合物中,项目硫酸、双氧水比例为4:1。晶片在125℃的温度浸泡10-15分钟。此工序产生废气G15-1(硫酸雾)、换槽废液硫酸废液L15-1以及酸碱废水W15-1。 氢氟酸清洗:该工序与DHF清洗工艺一致,清洗主要将晶片浸入49%HF和H2O的混合物中,项目HF、水比例为1:20,在25℃的温度下浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-2(氢氟酸)、换槽废液氢氟酸废液L15-2以及含氟废水W15-2。 氨水+双氧水清洗:该工序与APM (SC-1)清洗工艺一致,将晶片浸入30%氨水、30% H2O2以及水的混合物中,其中NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,在70℃的温度下浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-3(氨气)、换槽废液L15-3(含氨废液)以及含氨废水W15-3。 盐酸+双氧水清洗:该工序与HPM (SC-2) 清洗工艺一致,将晶片浸入盐酸双氧水混合溶液中,其中HCl:H2O2:H2O为1:1:6,项目在80℃溶液中浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-4(氯化氢)、换槽废液盐酸废液L15-2以及酸碱废水W15-4。 氢氟酸+硝酸:将晶片浸入氢氟酸硝酸混合溶液中(49%氢氟酸、69%硝酸和水,氢氟酸:硝酸:水比例为1:17:19),温度25℃左右,浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-5(氟化物、氮氧化物)、换槽废液L15-5以及含氟含氮废水W15-5。 清洗后需要采用异丙醇进行烘干。此工序产生G15-6有机废气(异丙醇)、L15-6废有机物(废异丙醇)。 ②炉管清洗 项目炉管需进行定期清理膜层,采用立式炉管清洗机和卧式炉管清洗机,其中立式炉管清洗机采用喷淋式清洗方式,立式炉管清洗机采用槽式浸泡清洗。根据膜层,主要采用硝酸+氢氟酸(49%氢氟酸:69%硝酸:水为5:5:1)、氢氟酸(氢氟酸49%:水为1:1)或氢氟酸清洗(氢氟酸49%:水为1:10)酸洗常温下清洗两种方式进行。此工序产生G16-1(氢氟酸、氮氧化物)、废液L16-1以及含氟含氮废水W16-1。 ③片盒清洗 片盒主要起到放置和输送晶片的作用,为了避免片盒污染晶片,需要对片盒进行清洗,清洗过程中不加任何化学药剂,仅采用纯水进行清洗,此工段产生清洗废水W17-1。 ④备件清洗 主要清洗用于生产机台更换下来的生产配件,清洗过程中不加任何化学药剂,采用纯水进行清洗,根据建设单位提供资料,每月清洗四次,此工段产生清洗废水W18-1。 ⑤实验室 ****实验室仅针对企业内部运行,不承接外部检测工作;实验室检测内容包含晶圆形貌分析、封装样品化学**及缺陷检测。****实验室实验过程中,分析试剂过程中产生少量挥发产生实验废气(硝酸雾、硫酸雾、盐酸雾、氢氟酸、异丙醇、非甲烷总烃、TVOC)以及仪器设备玻璃器皿清洗废水,同时实验室通风橱接入相应废气处理系统,因为量较少,本项目不进行废水、废气的定量分析此工序产生L19-1实验室废液等。 | 实际建设情况:1、硅基晶圆生产工艺 图2-2 生产工艺流程图 芯片制造工序是采用半导体平面工艺的方法在衬底硅片上形成电路图形的生产过程。半导体平面工艺是通过类似照片冲印的被称为光刻的方法、以及腐蚀和刻蚀的方法形成掺杂通道,再通过离子注入或高温扩散的方法掺杂形成半导体PN结,然后沉积金属引线。工艺包括硅片清洗、氧化扩散、光刻、刻蚀(包括干法刻蚀和湿法刻蚀)、离子注入、气相沉积、多层金属布线、研磨等,这些工序反复交叉。包括检测和测试在内工艺步数达到500~600步,甚至更多。 工艺详述如下: (1)硅片清洗 由于半导体生产污染要求非常严格,清洗工艺需要消耗大量的纯水及通过特殊过滤和纯化的半导体级化学试剂、有机溶剂等。清洗工作是在不破坏芯片表面特性的前提下,有效的使用化学溶液清除半导体硅片表面的尘埃颗粒、有机物残留薄膜和吸附在表面的金属离子。 在硅片清洗工艺中,硅片进入到硅片清洗机,在设备内按顺序进入各种药液槽进行表面化学处理,再送入清洗槽,将其表面粘附的溶液清洗干净后进入下一道工序。最主要的清洗方式是将硅片沉浸在液体槽内或使用液体喷雾清洗,同时为有更好的清洗效果,通常使用超声波加以辅助,由于使用有机溶剂清洗带来的溶剂残留,一般在有机溶剂清洗后立即采用无机酸将其氧化去除,最后用纯水冲洗。 本项目药液均采用自动加药泵自动配制,通过内置的状态图示操作界面可以设置各种溶液的稀释量、比例分配等,当槽内溶液不满足生产需求时,采用自动排液泵进行排液,进行溶液的更换。本项目清洗采用溢流水洗,纯水从底部供入,水流经过晶片,并逐渐上移,而后越过晶片,再后来溢出水槽内缘而流到外槽,进入排出系统,同时清洗并带走晶片上的药液和残留物,持续不断流动、冲洗,最终达到清洁晶片的目的。 本项目硅片清洗过程主要包括有机溶剂清洗、SPM清洗、DHF清洗、APM(SC-1)清洗、HPM(SC-2)清洗、异丙醇烘干。 图2-3硅片清洗工艺流程及产污节点图 有机溶剂清洗:晶片表面附着有机物,就不能完全去除表面的自然氧化层和金属杂质,因此,本项目将晶片浸入丙酮溶液中去除有机物。 SPM清洗:将晶片浸入98% H2SO4和30% H2O2的混合物(SPM)中,项目硫酸、双氧水比例为4:1。晶片在125℃的温度浸泡10-15分钟。SPM具有很高的氧化能力,可将部分金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属。 DHF清洗:为了进一步去除硅片表面的自然氧化膜,同时抑制氧化膜的形成同时抑制氧化膜的形成,项目采用DHF溶液清洗, DHF清洗主要将晶片浸入49%HF和H2O的混合物(DHF)中,项目HF、水比例为1:20,在25℃的温度下浸泡2分钟。项目用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。 APM(SC-1)清洗:由于双氧水为强氧化剂,能氧化硅片表面和颗粒,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2),呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被APM(SC-1)清洗液(氨水和双氧水的混合液)浸透。将晶片浸入30%氨水、30%H2O2以及水的混合物(APM)中,其中NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,在70℃的温度下浸泡10分钟,由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。 HPM (SC-2)清洗:为了去除硅片表面晶圆表面极微的钠、铁、镁等金属离子,本项目采用盐酸双氧水的混合溶液进行HPM (SC-2)清洗,将晶片浸入HPM中,其中HCl:H2O2:H2O为1:1:6,项目在80℃HPM溶液中浸泡10分钟。 烘干:经清洗后晶片上含有水分,经清洗后晶片上含有水分,本项目采用异丙醇清洗干燥,异丙醇槽内的异丙醇液体以设定液压和流量供给到异丙醇喷头,异丙醇液体在异丙醇喷头内遇到设定压力的氨气,氮气将异丙醇液体打成雾状喷出,能把晶片上的水分置换出去,工作腔体下方设有导流管,异丙醇蒸汽冷却后变成异丙醇小液滴,该小液滴可沿导流管排出工作腔外然后输入大量的氮气,氮气将异丙醇吹扫,从而达到清洗并干燥晶片的效果。 (2)氧化扩散 氧化: 热氧化工艺的核心是在硅表面生长出SiO2层,形成的SiO2能紧紧地依附在硅衬底的表面,并具有良好的化学稳定性和电绝缘性。热氧化形成的二氧化硅用以作为扩散、离子注入的阻挡层或介质隔离层。 生产过程通常是将成批的硅片放入洁净的完全密闭的石英炉管中,石英炉管一般加热到800~1200℃。在常压下将氧化剂,如干燥的氧气、水汽,从炉管的一端通入并从另一端排出。根据氧化剂的不同,常用的热氧化可以分为:干氧氧化和水汽氧化两种。干氧化只使用纯氧气(O2),所以氧化膜的生长速度较慢,主要用于形成薄膜,且可形成具有良好导电性的氧化物。湿氧化同时使用氧气(O2)和高溶解性的水蒸气(H2O)。氧化膜生长速度快,会形成较厚的膜。但与干氧化相比,湿氧化形成的氧化层密度低。通常,在相同温度和时间下,通过湿氧化获得的氧化膜比使用干氧化获得的氧化膜要厚大约5至10倍。 典型的热氧化化学反应为: 干氧氧化:干氧氧化是在高温下氧气与硅反应生成SiO2,反应式为: Si+O2→SiO2 水汽氧化:水汽氧化是在高温下硅与纯水产生的蒸汽反应生成SiO2,反应式为: Si+2H2O→SiO2+2H2 水汽氧化过程示意图如下: 图2-4 水汽氧化过程示意图 在实际的集成电路制备生产中,一般根据要求选择干氧氧化或水汽氧化;本项目氧化工序以干氧氧化为主,水汽氧化为辅。 扩散: 是即高浓度向低浓度最终趋于均匀的热运动形式,是在硅表面掺入纯杂质原子的过程。集成电路制造中的扩散工艺,目的是将一定数量的某种杂质掺入到硅晶体或其他半导体晶体中,实现器件制备的功能指标。根据扩散要求,在完全密闭的设备中通入设定的二氯硅烷、氨气、磷烷氮气混气为扩散杂质源。通过控制扩散炉的温度升高速率,将温度逐渐升至扩散温度。温度通常在800℃到1200℃之间,具体取决于所需的扩散深度和杂质浓度。一旦达到了设定温度+,保持一定的时间以实现氧化及扩散。反应方程式如下: 3SiH2Cl2+4NH3—Si3N4+6HCl+6H2 2PH3→P2 +3H2 在扩散完成后,将温度逐渐降低至室温。可以通过不同的冷却速率来控制晶体中的应变和缺陷。本项目采用氮气作为保护气,同时采用氮气进行吹扫设备,二氯乙烯、三氟化氯定期高温(800℃~1200℃)清洗石英管,产生清洗废气G2-1(氟化物和氯化氢)以及S2-1废石英管。 (3)光刻 晶圆上利用光线来照射带有电路图形的光罩,从而绘制电路。形成图形的方法类似于在洗印黑白照片时,将在胶片上形成的图像印在相纸上。 光刻过程通常包括:涂胶、烘干、曝光、显影等工艺步骤。 图2-5 光刻工艺流程图 涂胶:首先在晶圆上涂上助粘剂HMDS(六甲基二硅胺),然后将晶圆送至真空转台,注入光刻胶,先采用低转速抛出多余光刻胶,并均涂布,接着升高转速减薄光阻至所需厚度。涂布过程中边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离而影响其它部分的图形,本项目采用EBR(OK73)去边剂去除边缘光刻胶。 涂胶后烘干:将光刻胶烤干定型,防止沾粘,但不可过干过硬,而妨碍后续的曝光显影,其操作温度为110℃,此工序热源为电。 曝光:采用光刻机进行对准曝光,将光罩进行对准后,通过汞灯照射将光罩上的电路图案复制到晶圆上。 显影:考虑光刻底层材料,使用不同显影液对曝光后的晶圆进行显影,首先显影剂被喷洒在晶圆表面上,然后借着自旋的离心力散布在整个晶圆上。由于光照后的光刻胶和未被光照的光刻胶将分别溶于显影液和不溶于显影液,这样就使晶圆上形成沟槽。 显影水洗:在晶圆喷洒纯水进行洗涤,然后将纯水阀门关毕并将自旋转速增大以甩干晶圆。 烘干:晶圆在经过显影之后,需要经历一个高温处理过程,主要作用是除去光刻胶剩余的溶剂,增强光刻胶对晶圆表面的附着力,同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力。本工序在烤箱内进行,温度80℃左右,此工序热源为电。 图2-6 光刻工艺示意图 (4)刻蚀 在光刻工艺中,光刻胶薄膜层中形成了微图形结构,为获得器件的结构,需要通过刻蚀,在光刻胶下面的材料上重现光刻胶层上的图形,实现图形的转移。 图2-7 刻蚀示意图 集成电路工艺中应用的刻蚀技术主要包括液态的湿法刻蚀和气态的干法刻蚀两大类。 湿法刻蚀:通过特定的溶液与需要刻蚀的薄膜材料在腐蚀槽中发生化学反应,除去光刻胶未覆盖区域的薄膜,称为湿法刻蚀。对不同的去除物质使用不同的材料,每步浸泡时间10s~300s不等。对不同的对象,典型使用的腐蚀材料为: 腐蚀氮化硅(Si3N4) :使用热磷酸(85%),温度155℃左右,主要化学反应式为:3Si3N4+10H3PO4→9SiH3PO4+2H2+2NH4H2PO4 ,此工序产生废气G4-1(磷酸雾)、后续清洗废水W4-1含磷废水以及换槽废液L4-1。 腐蚀二氧化硅1:使用30%氨水和30%双氧水(氨水:双氧水为1:4),根据工艺需求,采用40℃和70℃进行腐蚀,利用氨水的弱碱性活化硅晶圆及微粒子表面,使晶圆表面与微粒子间产生相互排斥,双氧水具有氧化晶圆表面的作用,然后氨水对SiO2进行微刻蚀,去除颗粒通过双氧水将晶圆表面进行氧化,再通过氨水和二氧化硅反应生产氨合硅氢氧化物溶于水中,此工序产生废气G4-2(氨气)、换槽废液L4-2以及含氨废水W4-2。 腐蚀二氧化硅2:使用10%氢氟酸,温度25℃左右,主要方程式: SiO2+4HF→SiF4+2H2O,此工序产生废气G4-3(氟化物)、换槽废液L4-3以及含氟废水W4-3。 腐蚀二氧化硅3 :使用氢氟酸(49%)和氟化铵(34%),温度25℃左右,主要化学反应式为:SiO2+4HF+2NH4F→(NH4)2SiF6+2H2O;此工序产生废气G4-4(氟化物)、换槽废液L4-4以及含氟含氮废水W4-4。 腐蚀硅(Si):使用硅刻蚀液(49% 氢氟酸、69% 硝酸和纯水,氢氟酸:硝酸比例为1:17:19),温度25℃左右,主要化学反应方程式为Si+HNO3+6HF→H2SiF4+HNO2+H2O+H2,此工序产生废气G4-5(氟化物、氮氧化物)、换槽废液L4-5以及含氟含氮废水W4-5。 SPM去胶:通过硫酸将有机物碳化,再通过过氧化氢形成碳气体,采用98%硫酸和30%双氧水(比例为4:1),温度125℃左右,此工序产生废气G4-6(硫酸雾)、换槽废液L4-6以及酸碱废水W4-6。 腐蚀镍: 使用镍刻蚀液(HNO3 10%~16%、CH3COOH 8%~12%),温度50℃左右,反应方程式为Ni+4HNO3→Ni(NO3)2+2NO2+2H2O,此工序产生废气G4-7(氮氧化物、有机废气)、换槽废液L4-7以及含镍含氮废水W4-7。 烘干:湿法刻蚀后的干燥过程与硅片清洗工序异丙醇烘干工艺一致,在此不再赘述,此工序产生废气G4-8(有机废气)、废液L4-8(废异丙醇)。 干法刻蚀:干法刻蚀是指在完全密闭的干法刻蚀机中利用等离子体激活的化学反应或者利用高能离子束轰击完成去除物质的方法。由于在刻蚀中不使用液体,故称为干法刻蚀。干法刻蚀机使用气体形成的离子束与需要进行刻蚀的材料发生反应,形成挥发性物质被抽走,从而达到刻蚀的目的。 本项目等离子体的刻蚀工艺大多采用含有氟气体、含氯气体进行刻蚀。本项目的气体有四氯化硅、四氟甲烷、溴化氢、氯气、六氟化硫、一氧化碳、八氟环丁烷、氦气、氩气、三氟甲烷、八氟环戊烯、二氟甲烷、氧氦混气、氢氮混气、O2、六氟丁二烯、氟甲烷等气体,以CF4为例,刻蚀流量30~80sccm,刻蚀反应过程如下: CF4→2F+CF2 SiO2+4F→SiF4+2O Si+4F→ SiF4 SiO2 +2CF2 →SiF4+ 2CO Si+ 2CF2→SiF4+2C 干法刻蚀机中反应后的残余气体和反应物形成G4-9酸性废气(氟化物、氯气、溴化氢)。 (5)去胶 经过刻蚀后,将光刻胶从晶片表面除去的过程称为去胶。去胶的方法为湿法去胶和干法去胶。 湿法去胶:分为有机物溶液去胶和无机物溶液去胶。 有机物去胶使用的溶剂主要有丙酮和芳香族的有机溶剂常温浸泡去胶,浸泡后采用异丙醇进一步清洗。 无机物溶液去胶是利用某些无机溶液,如前端采用的为干法蚀刻,在无机去胶过程中需采用10%的氢氟酸常温下进行预清洗以便后续更好的清洗,无机去胶主要根据工艺要求选用SPM去胶和SC-1去胶,其中SPM去胶主要采用98%硫酸+30%过氧化氢(比例4:1),125℃条件下浸泡在去胶槽中,SC-1去胶主要采用30%氨水+30% H2O2+水(比例1:1:5),70℃条件下浸泡在去胶槽中。 项目湿法去胶均要对晶片进行烘干,烘干与硅片清洗工序异丙醇烘干工艺一致,在此不再赘述。 图2-8 去胶工艺流程及产污节点图 干法去胶:则是用等离子体将光刻胶剥除。如光刻胶在离子体环境下与氧气发生化学反应,生成气态的CO、CO2和H2O。 本项目采用湿法去胶和干法去胶搭配进行。 (6)离子注入 离子注入工艺是给硅晶片注入半导体的生命过程。纯半导体由硅素制成,因此它们不能导电,但通过添加杂质,可以使其电流流动,具有导电性或形成PN 结。 离子注入的基本原理是把掺杂物质(原子)离子化后,在数千到数百万伏特电压的电场下得到加速,以较高的能量注入到硅片表面或其它薄膜中。经高温退火后,消除因离子注入造成的衬底晶圆片晶格的损伤;同时注入的杂质离子被活化,恢复晶圆片中少数载流子寿命和载流子迁移率。本项目使用掺杂源主要为砷化氢、三氟化硼、三氯化硼、磷化氢、四氟化硅、氮化铝等。 主要反应方程式如下: AsH3→As+3H (注入砷,N型掺杂源) BF3→B+3F (注入硼,P型掺杂源) PH3→P+3H (注入磷,N型掺杂源) AlN→Al+N (注入铝, P型掺杂源) SiF4→Si+4F (注入硅,工艺要求注入) 为了改变电性能,本项目部分工艺离子注入时使用氙气,同时使用氮气作为保护气体,氢气作为清洁气体,提高保养周期。 在离子注入过程中未反应完气体和反应物形成G6-1酸性废气(砷化氢、磷化氢、氯气以及氟化物)。 (7)高温激活 高温激活的目的是使芯片品格排列混乱的半导体恢复品体的结构,在离子注入工艺之后,高能量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞,使一些晶格原子发生位移,结果造成大量的空位,将使得注入区中的原子排列混乱或者变成为非晶区,所以离子注入以后必须把晶片放在一定的温度下进行高温激活,以恢复晶体的结构和消除缺陷。同时,把有些处于间隙位置的杂质原子通过高温激活而让它们进入替代位置,使材料参数(载流子寿命和迁移率)得到恢复。项目采用氩气、氢气作为保护气体,反应完成后直接排出。该步骤主要为物理过程,无污染废水或废气产排。 (8)热氧化 高温激活后的热氧化工艺主要是在硅片上生长一层氧化硅(SiO2)薄膜,做栅极金属和半导体之间的隔离层(栅氧)。 清洗后的硅片放入氧化炉内,根据氧化剂的不同,干氧氧化和水汽氧化两种,此主要工艺与氧化扩散中的氧化工艺一致,在此不再赘述,根据工艺要求通入气体氧气、氧气和水蒸气、一氧化氮、硅烷、一氧化二氮,在晶片上生长一薄层二氧化硅,此工段未反应完气体和反应物形成G8-1酸性废气(硅烷、氮氧化物)。 (9)化学气相沉积 化学气相沉积(CVD)通过化学的方法形成薄膜。化学气相沉积简介如下: 化学气相沉积(CVD)是通过两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上,是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。 化学气相沉积是在400度的环境下,以适当的流速将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽引入完全密闭的反应室,在衬底表面发生化学反应并在衬底表面淀积薄膜的过程。化学气相沉积炉内有特气通入(特气系统自动供气)反应,反应后通入N2 吹扫。目前,在芯片的制造工艺中,大部分薄膜材料都可以用化学气相沉积法来制备,例如:二氧化硅膜、多晶硅膜、氮化硅、金属钨等。 二氧化硅沉积典型的化学反应为: SiH4 + O2 → SiO2 + 2 H2↑ Si(C2H5O4)(TEOS)+8O2→ SiO2 +10H2O+8CO2↑ SiH4+ 2N2 O → SiO2 + 2 H2↑+ 2 N2↑ SiCl2H2+2N2 O → SiO2 +2HCl+ 2N2↑ 多晶硅沉积典型的化学反应为: SiH4→Si+2H2↑ 氮化硅沉积典型的化学反应为: 3 SiH4 +2 NH3 +N2 → Si3N4+ 9H2↑ 3 SiCl2H2+4 NH3 → Si3N4+6HCl+ 3H2↑ 沉积过程中掺磷时加磷化氢的反应为: 4 PH3 + 5O2 → 2 P2O 5 + 6 H2↑ 在钨的沉积过程中,需要首先在一般会在硅片表面沉积一层粘着层钛层,项目使用四二甲胺基钛提供钛源,使用六氟化钨来提供钨源。 WF6+3H2→W+6HF↑ 本项目CVD工序炉内气氛主要为氨气、一氧化二氮、硅烷、磷烷/氮气混合气体、二氯硅烷、氢气、氧气、氦气、氮气、TEOS、四二甲胺基钛、硼烷/氮气混合气体、六氟化钨、乙烯、一氧化氮等,本项目采用三氟化氮、三氟化氯、六氟乙烷定期高温(800℃~1200℃)清洗腔体,该工序产生废气G9-1酸性废气磷化氢、硅烷、氟化物、氯化氢、氮氧化物以及G9-2碱性废气氨气。 (10)物理气相沉积(PVD) 物理气相沉积是指在真空条件下,利用热蒸发或辉光放电、弧光放电等物理过程,实现材料的迁移,并在零件基体表面上沉积形成涂层的技术。本项目物理气相沉积采用真空蒸发镀膜和溅射镀膜。 真空蒸发镀膜在真空室中,加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸气流,入射到晶片表面,凝结形成固态薄膜的方法。 溅射镀膜是在200℃~400℃的真空环境下,通入适当的惰性气体作为媒介,利用惰性气体加速撞击靶材,使其原子或分子逸出,淀积到基片表面形成金属薄膜的物理气相淀积。在此工艺中,薄膜主要以物理填充而不是化学反应。它是通过给金属靶材加上直流电,并利用磁场作用将靶材上的金属溅射出去并沉积到晶圆表面。 项目物理气相沉积材料主要包括钛、镍、铝硅铜等。该工序中仅用到靶材和氦气、氩气、氮气等惰性气体,该过程中产生废靶材、废蒸发料S10-1。项目溅射镀膜会溅射沉积金属屏蔽件上,不会产生金属粉尘。项目沉积设备腔体、挡板、托盘等生产载具均定期委外(4次/月)清洗。 (11)减薄 减薄就是把原来凹凹凸凸的晶片表面,利用机械和化学的共同作用,去除多余的薄膜,实现晶片表面的全局平坦化。 本项目减薄主要是将待减薄的晶片背面通过亲水张力或者真空吸附固定抛光头上,在一定的下压力及研磨液的存在下,它的表面被压在旋转的平台。研磨液通过多孔性抛光垫传到晶片上,它的化学成分与硅晶片产生化学作用,将不溶物质转化成易溶物质,然后通过磨粒的机械摩擦将这些易溶物质从晶片表面去除,这使被抛光表面重新裸露,化学与机械作用相互配合,使反应继续下去,实现表面低损伤**整。 根据工艺要求,减薄过程中部分硅片需进行正面贴膜,防止减薄过程中损坏晶片正面,保护正面电路,此工序产生研磨废水W11-1、废胶带S11-1。 (12)背面清洗 经研磨后的晶圆背面不平整(肉眼不可见),项目采用背面腐蚀液(HNO3 10%、硫酸 70%、HF 15%)在19℃左右在背面腐蚀槽中进行晶圆的背面腐蚀,再用纯水清洗冲洗,得到表面平整的晶圆。清洗结束后撕去正面胶带,此工序产生酸性废气G12-1(氮氧化物、硫酸雾和氢氟酸)、清洗废水W12-1、背面清洗废液L12-1以及废胶带及底材S12-1。 (13)划片 经背面清洗后的晶圆进行贴膜,采用激光隐形设备切割通过光学控制将焦点放在晶圆内部形成多光子吸收非线性吸收效应,使得材料改性形成裂纹。这个过程只在晶圆下部占1/3~1/4的部分进行,不影响晶圆表面。由于晶圆下方存在着UV膜承载,待内部改质层完全形成后,可以通过劈裂的方式,使晶圆沿切缝处分离。劈裂结束后进行纯水清洗,此工序产生划片废水W13-1以及废胶带S13-1。 (14)检测 电性测试:主要通过电性测试设备,对产品进行电性测试、然后进行包装入库,该工序在生产车间进行。该工序会产生不合格品S14-1。 (15)其他清洗工艺 ①挡控片清洗 挡片,主要作用就是占位。特别是在炉管(PVD/CVD/氧化扩散等)里,如果某批次的硅片不足,留有空隙,可能会影响气流稳定性和均匀性,因此需要加一些挡片,来把空余的位置填充起来,对炉管内的气流进行阻挡分层并使炉管内温度均匀分布,从而使气流中的反应气体与被加工硅片均匀接触、均匀受热,发生化学物理反应,沉淀或生长均匀的高质量薄膜。 控片,主要作用是监控产线上的机器设备的稳定性和可靠性,判断制程能力是否稳定、生产环境是否洁净。产品投产之前,需要用控片来试加工一下,检验一下产线的稳定性;产品生产过程中,需要在正片中混杂一些控片,工艺完成后,可以用控片来判断该批次是否正常。通过使用控片,可以对离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀和研磨等制程中的例如电阻率、薄膜沉积速率、刻蚀速率、研磨速率以及均匀性等进行监测。 本项目在生产过程中根据需要采用酸碱在挡控片清洗设备内对控挡片进行选择性清洗,其工艺与硅片清洗基本一致。 硫酸+双氧水清洗:该工序与SPM清洗工艺一致,将晶片浸入98% H2SO4和30% H2O2的混合物中,项目硫酸、双氧水比例为4:1。晶片在125℃的温度浸泡10-15分钟。此工序产生废气G15-1(硫酸雾)、换槽废液硫酸废液L15-1以及酸碱废水W15-1。 氢氟酸清洗:该工序与DHF清洗工艺一致,清洗主要将晶片浸入49%HF和H2O的混合物中,项目HF、水比例为1:20,在25℃的温度下浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-2(氢氟酸)、换槽废液氢氟酸废液L15-2以及含氟废水W15-2。 氨水+双氧水清洗:该工序与APM (SC-1)清洗工艺一致,将晶片浸入30%氨水、30% H2O2以及水的混合物中,其中NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,在70℃的温度下浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-3(氨气)、换槽废液L15-3(含氨废液)以及含氨废水W15-3。 盐酸+双氧水清洗:该工序与HPM (SC-2) 清洗工艺一致,将晶片浸入盐酸双氧水混合溶液中,其中HCl:H2O2:H2O为1:1:6,项目在80℃溶液中浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-4(氯化氢)、换槽废液盐酸废液L15-2以及酸碱废水W15-4。 氢氟酸+硝酸:将晶片浸入氢氟酸硝酸混合溶液中(49%氢氟酸、69%硝酸和水,氢氟酸:硝酸:水比例为1:17:19),温度25℃左右,浸泡5~10分钟。此工序产生废气G15-5(氟化物、氮氧化物)、换槽废液L15-5以及含氟含氮废水W15-5。 清洗后需要采用异丙醇进行烘干。此工序产生G15-6有机废气(异丙醇)、L15-6废有机物(废异丙醇)。 ②炉管清洗 项目炉管需进行定期清理膜层,采用立式炉管清洗机和卧式炉管清洗机,其中立式炉管清洗机采用喷淋式清洗方式,立式炉管清洗机采用槽式浸泡清洗。根据膜层,主要采用硝酸+氢氟酸(49%氢氟酸:69%硝酸:水为5:5:1)、氢氟酸(氢氟酸49%:水为1:1)或氢氟酸清洗(氢氟酸49%:水为1:10)酸洗常温下清洗两种方式进行。此工序产生G16-1(氢氟酸、氮氧化物)、废液L16-1以及含氟含氮废水W16-1。 ③片盒清洗 片盒主要起到放置和输送晶片的作用,为了避免片盒污染晶片,需要对片盒进行清洗,清洗过程中不加任何化学药剂,仅采用纯水进行清洗,此工段产生清洗废水W17-1。 ④备件清洗 主要清洗用于生产机台更换下来的生产配件,清洗过程中不加任何化学药剂,采用纯水进行清洗,根据建设单位提供资料,每月清洗四次,此工段产生清洗废水W18-1。 ⑤实验室 ****实验室仅针对企业内部运行,不承接外部检测工作;实验室检测内容包含晶圆形貌分析、封装样品化学**及缺陷检测。****实验室实验过程中,分析试剂过程中产生少量挥发产生实验废气(硝酸雾、硫酸雾、盐酸雾、氢氟酸、异丙醇、非甲烷总烃、TVOC)以及仪器设备玻璃器皿清洗废水,同时实验室通风橱接入相应废气处理系统,因为量较少,本项目不进行废水、废气的定量分析此工序产生L19-1实验室废液等。 |
| 无变动 | 是否属于重大变动:|
| 表2-5 公用及辅助工程 类别 建设名称 设计能力 实际建设情况 备注 贮运 原料仓库 130m2 130m2 位于本项目生产车间二楼 成品仓库 180m2 180m2 位于本项目生产车间二楼 甲类仓库 567.44 m2 567.44 m2 1层,位于厂区中间,靠近西厂界 乙类仓库 2452.71 m2 2452.71 m2 危废仓库1 105.08 m2 105.08 m2 有机废液间,位于生产车间一楼 134.90 m2 134.90 m2 酸碱性废液间,位于生产车间一楼 危废仓库2 56m2 56m2 位于乙类仓库一楼 公用 给水系统 176364m3/a 176364m3/a 区域供水管网 排水系统 68692t/a 68692t/a 区域排水管网 供电系统 3969万度 3969万度 区域供电 供热系统 2t/h×2 2t/h×2 燃气锅炉,用于空调系统,时间:10月~12月、1月~3月 供气系统 73万m3 73万m3 天然气,用于食堂和燃气锅炉 大宗气站 2800m2 2800m2 主要提供氮气、氧气,液氮储罐100m3×2、液氧储罐5m3×1 氢气站 163.03m2 163.03m2 一层,主要放置钢瓶,1辆鱼雷车+4个集装格 硅烷站 93.44 m2 93.44 m2 一层,存放硅烷,120kg/瓶,存放2瓶 冷却塔 750m3/h×4 750m3/h×4 位于动力车间楼顶 空压机房 562.89 m2 562.89 m2 位于大宗气站北,二层 锅炉房 198.47 m2 198.47 m2 ****中心内 液氧储罐 5m3/储罐×1 5m3/储罐×1 位于大宗气站内 液氮储罐 100m3/储罐×2 100m3/储罐×2 位于大宗气站内 盐酸储罐 20m3储罐×1 20m3储罐×1 ****中心内纯水站药剂区 氢氧化钠储罐 15m3储罐×1 15m3储罐×1 ****中心内纯水站药剂区 氢氧化钠储罐 28m3储罐×1 28m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 硫酸储罐 10m3储罐×1 10m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 氯化钙溶液储罐 28m3储罐×1 28m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 PAC混凝剂聚合氯化铝储罐 5m3储罐×1 5m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 柴油储罐储罐 30m3储罐×1 30m3储罐×1 位于甲类仓库南,地下储罐 环保 废气处理 酸性废气 (碱液喷淋) 65000m3/h×1 65000m3/h×1 处理生产过程中的酸性废气(硫酸雾、氮氧化物、氟化物、氯气、氯化氢等),废气经收集处理后通过30m高的1#排气筒排放 碱性废气 (酸液喷淋) 20000m3/h×1 20000m3/h×1 处理生产过程中的碱性废气(氨气),废气经收集处理后通过30m高的2#排气筒排放 有机废气 (二级活性炭) 9000m3/h×1 9000m3/h×1 处理生产过程中的有机废气,废气经收集处理后通过30m高的3#排气筒排放 酸碱碱性废气(碱液喷淋) 21000m3/h×1 21000m3/h×1 ****中心产生的酸碱废气,废气经收集处理后通过30m高的4#排气筒排放 锅炉废气 2200m3/h×1 2200m3/h×1 低氮燃烧,通过30m高的5#排气筒排放 脱油烟机 27000m3/h×1 27000m3/h×1 处理食堂油烟,食堂灶头数5个,废气经收集处理后通过32m高的食堂油烟排气口6#排放 备用柴油发电机 / / 通过30m高的7#、8#排气筒排放 废水处理 氨氮废水处理系统 10t/h 10t/h 在碱性条件下,通过加热后进入吹脱塔将废水中的氨吹脱出来(二级吹脱),处理后的废水进入含氟废水系统。 研磨废水处理系统 5t/h 5t/h 混凝沉淀,处理后进入综合废水处理系统后续处理 含氟废水处理系统 20t/h 20t/h 二级混凝沉淀,处理后进入综合废水处理系统后续处理 综合废水处理系统 30t/h 30t/h 调节处****处理厂 固废处理 一般固废暂存处 24m2 24m2 位于厂区东北角 危废仓库1 105.08 m2 105.08 m2 有机废液间,位于生产车间一楼 134.90 m2 134.90 m2 酸碱性废液间,位于生产车间一楼 危废仓库2 56m2 56m2 位于乙类仓库一楼 雨水收集池 400 m3 400 m3 雨水口附近 消防事故应急池 800m3 800m3 位于甲类库南侧 废水事故应急池 460m3 460m3 位于动力车间负一楼 | 实际建设情况:表2-5 公用及辅助工程 类别 建设名称 设计能力 实际建设情况 备注 贮运 原料仓库 130m2 130m2 位于本项目生产车间二楼 成品仓库 180m2 180m2 位于本项目生产车间二楼 甲类仓库 567.44 m2 567.44 m2 1层,位于厂区中间,靠近西厂界 乙类仓库 2452.71 m2 2452.71 m2 危废仓库1 105.08 m2 105.08 m2 有机废液间,位于生产车间一楼 134.90 m2 134.90 m2 酸碱性废液间,位于生产车间一楼 危废仓库2 56m2 56m2 位于乙类仓库一楼 公用 给水系统 176364m3/a 176364m3/a 区域供水管网 排水系统 68692t/a 68692t/a 区域排水管网 供电系统 3969万度 3969万度 区域供电 供热系统 2t/h×2 2t/h×2 燃气锅炉,用于空调系统,时间:10月~12月、1月~3月 供气系统 73万m3 73万m3 天然气,用于食堂和燃气锅炉 大宗气站 2800m2 2800m2 主要提供氮气、氧气,液氮储罐100m3×2、液氧储罐5m3×1 氢气站 163.03m2 163.03m2 一层,主要放置钢瓶,1辆鱼雷车+4个集装格 硅烷站 93.44 m2 93.44 m2 一层,存放硅烷,120kg/瓶,存放2瓶 冷却塔 750m3/h×4 750m3/h×4 位于动力车间楼顶 空压机房 562.89 m2 562.89 m2 位于大宗气站北,二层 锅炉房 198.47 m2 198.47 m2 ****中心内 液氧储罐 5m3/储罐×1 5m3/储罐×1 位于大宗气站内 液氮储罐 100m3/储罐×2 100m3/储罐×2 位于大宗气站内 盐酸储罐 20m3储罐×1 20m3储罐×1 ****中心内纯水站药剂区 氢氧化钠储罐 15m3储罐×1 15m3储罐×1 ****中心内纯水站药剂区 氢氧化钠储罐 28m3储罐×1 28m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 硫酸储罐 10m3储罐×1 10m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 氯化钙溶液储罐 28m3储罐×1 28m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 PAC混凝剂聚合氯化铝储罐 5m3储罐×1 5m3储罐×1 ****中心内废水站药剂区 柴油储罐储罐 30m3储罐×1 30m3储罐×1 位于甲类仓库南,地下储罐 环保 废气处理 酸性废气 (碱液喷淋) 65000m3/h×1 65000m3/h×1 处理生产过程中的酸性废气(硫酸雾、氮氧化物、氟化物、氯气、氯化氢等),废气经收集处理后通过30m高的1#排气筒排放 碱性废气 (酸液喷淋) 20000m3/h×1 20000m3/h×1 处理生产过程中的碱性废气(氨气),废气经收集处理后通过30m高的2#排气筒排放 有机废气 (二级活性炭) 9000m3/h×1 9000m3/h×1 处理生产过程中的有机废气,废气经收集处理后通过30m高的3#排气筒排放 酸碱碱性废气(碱液喷淋) 21000m3/h×1 21000m3/h×1 ****中心产生的酸碱废气,废气经收集处理后通过30m高的4#排气筒排放 锅炉废气 2200m3/h×1 2200m3/h×1 低氮燃烧,通过30m高的5#排气筒排放 脱油烟机 27000m3/h×1 27000m3/h×1 处理食堂油烟,食堂灶头数5个,废气经收集处理后通过32m高的食堂油烟排气口6#排放 备用柴油发电机 / / 通过30m高的7#、8#排气筒排放 废水处理 氨氮废水处理系统 10t/h 10t/h 在碱性条件下,通过加热后进入吹脱塔将废水中的氨吹脱出来(二级吹脱),处理后的废水进入含氟废水系统。 研磨废水处理系统 5t/h 5t/h 混凝沉淀,处理后进入综合废水处理系统后续处理 含氟废水处理系统 20t/h 20t/h 二级混凝沉淀,处理后进入综合废水处理系统后续处理 综合废水处理系统 30t/h 30t/h 调节处****处理厂 固废处理 一般固废暂存处 24m2 24m2 位于厂区东北角 危废仓库1 105.08 m2 105.08 m2 有机废液间,位于生产车间一楼 134.90 m2 134.90 m2 酸碱性废液间,位于生产车间一楼 危废仓库2 56m2 56m2 位于乙类仓库一楼 雨水收集池 400 m3 400 m3 雨水口附近 消防事故应急池 800m3 800m3 位于甲类库南侧 废水事故应急池 460m3 460m3 位于动力车间负一楼 |
| 无变化 | 是否属于重大变动:|
| 无 | 实际建设情况:无 |
| 无 | 是否属于重大变动:|
| 0 | 5.6543 | 5.6543 | 0 | 0 | 5.654 | 5.654 | |
| 0 | 5.65 | 5.65 | 0 | 0 | 5.65 | 5.65 | |
| 0 | 0.082 | 0.082 | 0 | 0 | 0.082 | 0.082 | |
| 0 | 0.03 | 0.03 | 0 | 0 | 0.03 | 0.03 | |
| 0 | 0.918 | 0.918 | 0 | 0 | 0.918 | 0.918 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | / |
| 0 | 0.13 | 0.13 | 0 | 0 | 0.13 | 0.13 | / |
| 0 | 0.9 | 0.9 | 0 | 0 | 0.9 | 0.9 | / |
| 0 | 0.07 | 0.07 | 0 | 0 | 0.07 | 0.07 | / |
| 0 | 0.38 | 0.38 | 0 | 0 | 0.38 | 0.38 | / |
| 1 | 氨氮废水处理系统 | 《半导体行业污染物排放标准》(DB32/3747-2020);《****处理厂污染物排放标准》(DB32/4440-2022) | 10t/h,在碱性条件下,通过加热后进入吹脱塔将废水中的氨吹脱出来(二级吹脱),处理后的废水进入含氟废水系统。 | 达标 | |
| 2 | 研磨废水处理系统 | 《半导体行业污染物排放标准》(DB32/3747-2020);《****处理厂污染物排放标准》(DB32/4440-2022);《半导体行业污染物排放标准》 (DB32/3747-2020) | 研磨废水处理系统5t/h | 达标 | |
| 3 | 含氟废水处理系统 | 《半导体行业污染物排放标准》(DB32/3747-2020);《****处理厂污染物排放标准》(DB32/4440-2022);《半导体行业污染物排放标准》 (DB32/3747-2020) | 含氟废水处理系统20t/h,二级混凝沉淀,处理后进入综合废水处理系统后续处理 | 达标 | |
| 4 | 综合废水处理系统30t/h | 《半导体行业污染物排放标准》(DB32/3747-2020);《****处理厂污染物排放标准》(DB32/4440-2022);《半导体行业污染物排放标准》 (DB32/3747-2020) | 综合废水处理系统30t/h ,调节处****处理厂 | 达标 |
| 1 | 酸性废气 (碱液喷淋) | 《半导体行业污染物排放标准》DB32/3747-2020表3排放限值 | 酸性废气 (碱液喷淋) | 达标 | |
| 2 | 碱性废气 (酸液喷淋) | 《半导体行业污染物排放标准》DB32/3747-2020表3排放限值 | 碱性废气 (酸液喷淋)处理生产过程中的碱性废气(氨气),废气经收集处理后通过30m高的2#排气筒排放 | 达标 | |
| 3 | 有机废气 (二级活性炭) | 《半导体行业污染物排放标准》DB32/3747-2020表3排放限值 | 有机废气 (二级活性炭),处理生产过程中的有机废气,废气经收集处理后通过30m高的3#排气筒排放 | 达标 | |
| 4 | 酸碱碱性废气(碱液喷淋) | 4#排气筒排放污染物氨、臭气浓度排放速率能满足《恶臭污染物排放标准》,氯化氢排放速率、浓度满足《大气污染物综合排放标准》(DB32/4041-2021)表1标准; | 酸碱碱性废气(碱液喷****中心产生的酸碱废气,废气经收集处理后通过30m高的排气筒排放 | 达标 | |
| 5 | 脱油烟机 | 5#排气筒食堂油烟废气排放达到《饮食业油烟排放标准(试行)》(GB18483-2001)中型规模的标准执行 | 脱油烟机,处理食堂油烟,食堂灶头数5个,废气经收集处理后通过32m高的食堂油烟排气口排放 | 达标 |
| 1 | 有机废液间105.08 m2,位于生产车间一楼;酸碱性废液间134.90 m2,位于生产车间一楼;危废仓库56m2,位于乙类仓库一楼 | 有机废液间105.08 m2,位于生产车间一楼;酸碱性废液间134.90 m2,位于生产车间一楼;危废仓库56m2,位于乙类仓库一楼 |
| 1 | 消防事故应急池800m3,位于甲类库南侧;废水事故应急池460m3,位于动力车间负一楼 | 消防事故应急池800m3,位于甲类库南侧;废水事故应急池460m3,位于动力车间负一楼 |
| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
| / |
| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
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| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
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| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
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| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
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| 无 | 验收阶段落实情况:无 |
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| 1 | 未按环境影响报告书(表)及其审批部门审批决定要求建设或落实环境保护设施,或者环境保护设施未能与主体工程同时投产使用 |
| 2 | 污染物排放不符合国家和地方相关标准、环境影响报告书(表)及其审批部门审批决定或者主要污染物总量指标控制要求 |
| 3 | 环境影响报告书(表)经批准后,该建设项目的性质、规模、地点、采用的生产工艺或者防治污染、防止生态破坏的措施发生重大变动,建设单位未重新报批环境影响报告书(表)或环境影响报告书(表)未经批准 |
| 4 | 建设过程中造成重大环境污染未治理完成,或者造成重大生态破坏未恢复 |
| 5 | 纳入排污许可管理的建设项目,无证排污或不按证排污 |
| 6 | 分期建设、分期投入生产或者使用的建设项目,其环境保护设施防治环境污染和生态破坏的能力不能满足主体工程需要 |
| 7 | 建设单位因该建设项目违反国家和地方环境保护法律法规受到处罚,被责令改正,尚未改正完成 |
| 8 | 验收报告的基础资料数据明显不实,内容存在重大缺项、遗漏,或者验收结论不明确、不合理 |
| 9 | 其他环境保护法律法规规章等规定不得通过环境保护验收 |
| 不存在上述情况 | |
| 验收结论 | 合格 |