半導體材料器件生產工藝中廢氣廢水的綜合治理方法
摘要:針對半導體材料、器件生產工藝中的廢氣和廢水的治理 ,介紹了三種不同的方法和相關設備。①利用碘鹽、銅鹽和錳鹽以及多級逆向噴淋的設備對實驗室MOVPE工藝尾氣及砷化鎵材料制備中砷烷、磷烷污染的治理。②生產規模的半導體材料砷化鎵 ,磷化姻 ,重摻砷硅單晶材料及器件的工藝中 ,腐蝕間排放的廢氣中砷、磷、硫、氟、氯及氮氧化物酸根離子的治理。用橢圓隔板式噴淋吸收塔或雙塔式噴淋吸收設備 ,用氧化劑及堿液吸收的治理方法。③治理半導體工藝廢水中砷、總磷、各種酸及重金屬等的污染。用碳酸鈣中和后 ,加鐵鹽經絮凝沉降一體化裝置治理廢水。經治理后的廢氣、廢水經環保部門檢測均達到國家排放標準[1～ 3]
關鍵詞:廢水,廢氣,治理,污染,半導體
1 前言
當今世界各國面臨的重大社會問題, 集中表現為糧食、能源、人口、資源、環境等五個方面。我國的大氣污染嚴重, 降塵量是全球陸地平均降塵量的一倍多, 二氧化硫排放量高出全球陸地降平均排放量的 40% 。隨著高新技術的發展, 給環境造成新的 污 染, ( M OVPE) 是一類非常重要的外延生長方法, 是近幾年來發展起來的生長電子材料的新工藝, 它廣泛應用于 ó- 族和 ò- 族化合物半導體及其固溶體的生長。它使用 ó 族、ò 族的有機金屬化合物和 族、 族的氫化物或有機金屬化合物為源, 可以得到平滑的生長界面并可以控制幾百納米或更薄的外延層, 能生長量子阱或更低維結構的超晶格薄層材料, 制造新一代高速電子器件、激光器、探測器等。MOVPE 技術容易擴大為工業生產, 所以具有很大的吸引力。有機金屬氣相外延工藝也因而被廣泛的使用。但是 MOVPE 生長技術使用的大量劇毒氣體隨著工藝尾氣排放到大氣中, 污染環境,嚴重危害人們的身心健康。又如在材料和器件生產過程中產生大量含有毒物質的廢氣如砷烷、磷烷、鍺烷、氯化氫、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氫氟酸、硫酸、鹽酸、硝酸、砷、磷及其化合物等等。在廢水中也含砷、磷及其化合物、洗滌劑及重金屬 Cu、Cr、Cd 等。這些有毒物質如不經治理排放到大氣和水體中, 則造成嚴重的污染。所以研究一種控制半導體生產過程中產生污染的有效技術。對污染進行全面的綜合治理是有重要意義的。
2 半導體材料制備工藝的原理及流程根據熱力學研究[ 4~ 6]
在 M OVPE 的尾氣中As 的存在形態為 As4, AsH3, As2, 和 As, 而 P 的存在形態為 P4, PH3, P2, 和 P
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