半导体材料器件生产工艺中废气废水的综合治理方法
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]
关键词:废水,废气,治理,污染,半导体
1 前言
当今世界各国面临的重大社会问题, 集中表现为粮食、能源、人口、资源、环境等五个方面。我国的大气污染严重, 降尘量是全球陆地平均降尘量的一倍多, 二氧化硫排放量高出全球陆地降平均排放量的 40% 。随着高新技术的发展, 给环境造成新的 污 染, ( M OVPE) 是一类非常重要的外延生长方法, 是近几年来发展起来的生长电子材料的新工艺, 它广泛应用于 ó- 族和 ò- 族化合物半导体及其固溶体的生长。它使用 ó 族、ò 族的有机金属化合物和 族、 族的氢化物或有机金属化合物为源, 可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层材料, 制造新一代高速电子器件、激光器、探测器等。MOVPE 技术容易扩大为工业生产, 所以具有很大的吸引力。有机金属气相外延工艺也因而被广泛的使用。但是 MOVPE 生长技术使用的大量剧毒气体随着工艺尾气排放到大气中, 污染环境,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、锗烷、氯化氢、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氢氟酸、硫酸、盐酸、硝酸、砷、磷及其化合物等等。在废水中也含砷、磷及其化合物、洗涤剂及重金属 Cu、Cr、Cd 等。这些有毒物质如不经治理排放到大气和水体中, 则造成严重的污染。所以研究一种控制半导体生产过程中产生污染的有效技术。对污染进行全面的综合治理是有重要意义的。
2 半导体材料制备工艺的原理及流程根据热力学研究[ 4~ 6]
在 M OVPE 的尾气中As 的存在形态为 As4, AsH3, As2, 和 As, 而 P 的存在形态为 P4, PH3, P2, 和 P
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