半（bàn）导体废（fèi）气处理原理与技术解析

一、半（bàn）导（dǎo）体废气（qì）来源与（yǔ）特性

半（bàn）导体制造涉及薄（báo）膜（mó）沉（chén）积、光（guāng）刻、刻蚀、清（qīng）洗等复（fù）杂工艺，过程中会（huì）释放多种废气：

酸性气（qì）体：如HCl、HF、NOx，源于清洗、蚀（shí）刻工（gōng）艺（yì），具有强腐蚀性（xìng）。

碱性气体：如NH3，来自显影、去胶环节，易溶于水。

有机废气（VOCs）：如异丙醇、丙酮，来自光刻胶（jiāo）挥发，部分有（yǒu）毒且易燃。

特殊气体：如硅烷（SiH4），具自（zì）燃性，处（chù）理风险（xiǎn）高。

粉（fěn）尘颗粒（lì）物（wù）：含重金属或硅（guī）基化合物（wù），需预处理去除。

废（fèi）气特点（diǎn）：

排气（qì）量大、浓度低（dī）：需高效处理技术。

危害性：腐（fǔ）蚀设备、污染环境，部分气体致（zhì）癌或爆炸。

二、半导体废（fèi）气处理原理与技术

处理需结合（hé）废气（qì）特性，采用多级组合工艺，确保达（dá）标排放。

1. 预处（chù）理阶段

粉（fěn）尘去除：布袋除尘器或静电除尘装置，防止堵（dǔ）塞（sāi）后续设备。

湿（shī）度调节：冷凝或干燥设（shè）备（bèi），优（yōu）化反应条件。

2. 核（hé）心处理技术

（1）酸（suān）性气体处理

碱液（yè）喷淋塔：

原理：NaOH或Ca（OH）₂溶液与酸性气体中和（如（rú）HCl+NaOH→NaCl+H₂O）。

优（yōu）势：去除（chú）效率（lǜ）＞95％，适合高风量、低浓度废气。

案例：某企业用三（sān）级喷淋塔处理蚀刻废气，HF去除率达99.2％。

（2）碱性气（qì）体处理

酸液喷（pēn）淋塔：

原理（lǐ）：H2SO4溶（róng）液与NH3中和（hé）（2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4）。

应用：处理显影、去胶（jiāo）工序废气。

（3）有机废气（VOCs）处（chù）理（lǐ）

低（dī）浓度VOCs：

活性炭吸（xī）附浓缩-催化燃烧：吸附后脱附浓（nóng）缩，催化燃烧转化为CO₂和H₂O，无二次（cì）污染。

高浓度（dù）VOCs：

直接（jiē）焚烧（RTO）：分解（jiě）效率＞99％，需控制温度避免NOx生成。

大（dà）风量、低浓度场景：

沸石转轮吸附-焚烧：余热回收（shōu），降低运行成本（běn）。

（4）特殊（shū）气体处理

燃烧分解装置：

原理：控制SiH4与O2比例（SiH4+2O2→SiO2+2H2O），防爆设计（jì），配备泄漏监测与自动灭火系统（tǒng）。

3. 深度净化与（yǔ）排放

干式（shì）吸附塔：活性炭或分（fèn）子筛去除（chú）残留污（wū）染物（wù）。

在线监（jiān）测（cè）（CEMS）：实（shí）时检测排放浓度，确保符合《半导（dǎo）体行业（yè）污染物排放（fàng）标准》（如上海（hǎi）标准对HCl、VOCs限值）。

三、技术挑（tiāo）战与未来（lái）趋（qū）势

挑战：

效（xiào）率与（yǔ）成本（běn）：需平（píng）衡处理效率与设备投资、运行费用。

环境适应性：湿度、温度（dù）波动影响处理效果。

安全风险：特（tè）殊气体（如硅烷）需防爆设计。

未来趋势：

技术融合：等（děng）离（lí）子体协（xié）同催（cuī）化技术提升低浓度VOCs处理效率。

智能化监控：AI预测（cè）设备故障，动态（tài）调整参数，降低运维成本。

绿色环保：废气洗涤（dí）液回收利用，减（jiǎn）少二（èr）次（cì）污染。

国产化替（tì）代：国内企业（yè）（如（rú）盛（shèng）剑环（huán）境）逐步突破技（jì）术壁垒（lěi），提升市场份额。

四、典型应用案（àn）例

案例1：某半（bàn）导体工厂采用预处理（粉尘（chén）去（qù）除+湿度调节）+核心处理（碱（jiǎn）液喷淋塔+活性炭吸附-催化燃烧（shāo）+燃烧分（fèn）解装置）+深（shēn）度（dù）净化（干式吸附塔），实现废气高效（xiào）处理，排（pái）放浓度远低于国标。

案例2：芯片封（fēng）装基地通过（guò）碱液喷淋塔处理（lǐ）HF、HCl，去除（chú）率＞95％，搭配湿式电除尘器去（qù）除（chú）微（wēi）细（xì）颗粒物（wù），显著改善周边空气质量。

五、总（zǒng）结

半导体废气处理需根（gēn）据废（fèi）气成分（酸性/碱性/有（yǒu）机/特（tè）殊气体（tǐ））选择组合工艺，结合（hé）预处理、核心处理、深度净化环节（jiē），确保达标排（pái）放。未（wèi）来，技术将（jiāng）向高效、智能、环保（bǎo）方向发展，助力半导（dǎo）体产业可持续发展。