行业制程减废及污染防治技术－半导体业介绍.PDFVIP

環保技術輔導計畫 行業製程減廢及污染防治技術－半導體業介紹 一、半導體業定義 依據行政院環保署公告半導體製造業之定義，係屬晶圓製造及半 導體製造業：以從事拉晶、晶柱生長、切割、研磨、拋光、蝕刻、清 潔等晶圓製備程序，或以氧化、微影、蝕刻、摻配、氣象沉積、磊晶、 蒸鍍、濺鍍等半導體製造及封裝之事業。 二、產業現況 半導體製造業是集合物理、電子、電機、光學、化學、機械、材 料及管理科學的高科技工業，為電子工業的上游技術產業，電子業產 品之競爭力強弱，受半導體技術的發展影響頗大。隨著電子資訊工業 的蓬勃發展．使得該產業成長更加快速 ，對我國經濟發展有很大的貢 獻，並且受到政府工業主管單位相當的重視。 半導體工業的製造方法是在矽半導體上製造電子產品，包括動態 記憶體、靜態記憶體、微處理器…等， 而電子元件之完成則由精密複 雜的積體電路 (Integrated Circuit ，簡稱IC)所組成； IC 之製作過程是 應用晶片氧化層成長、微影技術、蝕刻 、清洗、雜質擴散、離子植入 及薄膜沉積等技術，所須製程多達二百 至三百個步驟。隨著電子資訊 產品朝輕薄短小化的方向發展，半導體製造方法亦朝著高密度及自動 化生產的方向前進；而 IC 製造技術的發展趨勢，大致仍朝向克服晶圓 直徑變大、元件線幅縮小、製造步驟增加，以及製程步驟特殊化，以 提供更好的產品特性等課題下所造成的良率控制方向上前進。半導體 業主要區分為材料（矽品棒）製造、積體電路晶圓製造及積體電路構 1 環保技術輔導計畫 裝等三大類，範圍甚廣。目前國內半導體業則包括了後二項，至於矽 晶棒材料仍仰賴外國進口。國內積體電路晶圓製造業主要分佈在新竹 科學園區，而積體電路構裝業則遍佈於台北縣、新竹縣、台中縣及高 雄市，尤以加工出口區為早期半導體於台灣設廠開發時之主要據點。 由於半導體元件製程中，使用多種酸鹼溶液、有機溶劑及特殊毒 性氣體，其產生的廢水、廢氣及毒性物質不但污染強度大，且污染特 性隨產品層次的提昇而趨於複雜。 三、製程污染來源與污染特性 3.1 製程介紹 半導體工業所使用之材料包含單一組成的半導體元素，如矽(Si) 、鍺 (Ge)(屬化學週期表上第四族元素 ) ，以及含二至三種元素的多成分組成半 導體，如鎵砷(GaAs)半導由第三族的鎵與第五族的砷所組成( ) 。在 1950 年代早期，鍺為主要半導體材料，但鍺製品在不甚高溫情況下，有高漏 失電流現象，因此，1960 年代起矽晶製品取代鍺成為半導體製造主要材 料。半導體產業結構可區分為材料加工製造(如圖 1所示 ) 、晶圓之積體 電路製造 (如圖 2所示 ) (wafer fabrication)(中游 )及晶圓切割、構裝圖( 3 所示 ) (wafer package) 等三大類完整製造流程。其中材料加工製造，是指 從矽晶石原料提煉矽多晶體 (polycrystalline silicon) 直到晶圓(wafer) 產 出，此為半導體之上游工業。此類矽晶片再經過研磨加工及多次磊晶爐 (Epitaxial reactor)可製成研磨晶圓成長成為磊晶晶圓，其用途更為特殊， 且附加價值極高。其次晶圓之體積電路製造，則由上述各種規格晶圓， 經由電路設計、光罩設計、蝕刻、擴散等製程 ，生產各種用途之晶圓， 此為中游工業。而晶圓切割(如圖 4) 、構裝業係將製造完成的晶圓，切割 2 環保技術輔導計畫 成片狀的晶粒(dice) ，再經焊接、電鍍、包裝及測試後即為半導體成品。 氧 純化 浮帶法 反應爐中 提煉 矽多晶體 矽單晶體 1 砂石 純化 拉升法 (SiHCl)