半导体材料器件生产工艺中废气废水的综合治理方法及设备的研究.pdf

2001 年 2 月 中国工程科学 Feb2001 第 3 卷第 2 期 Engineering Science Vol 3 No 2 研 究 报 告 半导体材料器件生产工艺中废气废水的 综合治理方法及设备的研究 闻瑞梅 , 杜国栋 ( 同济大学 , 上海 　200092) [摘要] 　针对半导体材料 、器件生产工艺中的废气和废水的治理 , 介绍了三种不同的方法和相关设备 。①利 用碘盐 、铜盐和锰盐以及多级逆向喷淋的设备对实验室 MOVPE 工艺尾气及砷化镓材料制备中砷烷 、磷烷污染 的治理 。②生产规模的半导体材料砷化镓 , 磷化姻 , 重掺砷硅单晶材料及器件的工艺中 , 腐蚀间排放的废气中 砷 、磷 、硫 、氟 、氯及氮氧化物酸根离子的治理 。用椭圆隔板式喷淋吸收塔或双塔式喷淋吸收设备 , 用氧化剂 及碱液吸收的治理方法 。③治理半导体工艺废水中砷 、总磷 、各种酸及重金属等的污染 。用碳酸钙中和后 , 加 铁盐经絮凝沉降一体化装置治理废水 。经治理后的废气 、废水经环保部门检测均达到国家排放标准[ 1～3 ] 。 废水 ; 废气 ; 治理 ; 污染 ; 半导体 [ 关键词] 　 剧毒气体随着工艺尾气排放到大气中 , 污染环境 , 1 　前言 严重危害人们的身心健康 。又如在材料和器件生产 过程中产生大量含有毒物质的废气如砷烷 、磷烷 、 当今世界各国面临的重大社会问题 , 集中表现 锗烷 、氯化氢 、二氧化硫 、三氧化硫 、一氧化氮 、 为粮食 、能源 、人口、资源 、环境等五个方面 。我 二氧化氮 、氢氟酸 、硫酸 、盐酸 、硝酸 、砷 、磷及 国的大气污染严重 , 降尘量是全球陆地平均降尘量 其化合物等等 。在废水中也含砷 、磷及其化合物 、 的一倍多 , 二氧化硫排放量高出全球陆地降平均排 洗涤剂及重金属 Cu 、Cr 、Cd 等 。这些有毒物质如 放量的 40 % 。随着高新技术的发展 , 给环境造成 不经治理排放到大气和水体中 , 则造成严重的污 新 的 污 染 , 例 如 金 属 有 机 化 学 气 相 淀 积 染 。所以研究一种控制半导体生产过程中产生污染 (MOVPE) 是一类非常重要的外延生长方法 , 是 的有效技术 。对污染进行全面的综合治理是有重要 近几年来发展起来的生长电子材料的新工艺 , 它广 意义的。 泛应用于 Ⅲ- Ⅳ族和 Ⅱ- Ⅵ族化合物半导体及其固 溶体的生长 。它使用 Ⅲ族 、 Ⅱ族的有机金属化合物 2 　半导体材料制备工艺中砷烷 、磷烷 和 Ⅴ族 、Ⅵ族的氢化物或有机金属化合物为源 , 可 的治理 以得到平滑的生长界面并可以控制几百纳米或更薄 的外延层 , 能生长量子阱或更低维结构的超晶格薄 2 1 　多级喷淋吸收除砷烷 , 磷烷的原理及流程 层材料 , 制造新一代高速电子器件 、激光器 、探测 根据热力学研究[4～6 ] , 在 MOVPE 的尾气 中 器等 。MOVPE 技术容易扩大为工业生产 , 所以具 As 的存在形态为 As4 , AsH3 , As2 , 和 As , 而 P 的 有很大的吸引力 。有机金属气相外延工艺也因而被 存在形态为 P4 , PH3 , P2 , 和 P 。