半（bàn）导体废气（qì）处理原（yuán）理与技术解析

一、半导体（tǐ）废气来源（yuán）与特（tè）性

半导体制（zhì）造涉及（jí）薄膜沉积（jī）、光刻、刻蚀、清洗（xǐ）等复杂工艺，过程中会（huì）释放多种废气（qì）：

酸（suān）性气（qì）体：如HCl、HF、NOx，源于（yú）清洗、蚀刻工艺，具有强（qiáng）腐蚀（shí）性。

碱性气体：如NH3，来自显影、去胶环节，易溶于水。

有（yǒu）机（jī）废气（VOCs）：如异丙醇、丙酮，来自光刻胶挥发，部分（fèn）有毒且易燃（rán）。

特殊气体（tǐ）：如硅烷（SiH4），具自燃性，处理风险高。

粉尘（chén）颗（kē）粒物（wù）：含重金属（shǔ）或（huò）硅基化合（hé）物（wù），需（xū）预处理去除。

废气特点：

排气量大（dà）、浓度低：需高（gāo）效处理技（jì）术。

危（wēi）害性：腐蚀设备、污染环境，部分气体致癌（ái）或（huò）爆炸（zhà）。

二、半导体废气处理原理与技术

处（chù）理需（xū）结合废气特性（xìng），采用多（duō）级组合工艺（yì），确保达标排放。

1. 预处理阶段（duàn）

粉尘去除：布袋除尘（chén）器（qì）或静电除尘装置，防止堵塞后（hòu）续设备。

湿度调（diào）节：冷（lěng）凝或干燥设备，优化反应（yīng）条件。

2. 核心处理技术

（1）酸性气体处理

碱液喷淋塔：

原理：NaOH或Ca（OH）₂溶液与酸性（xìng）气体中（zhōng）和（如HCl+NaOH→NaCl+H₂O）。

优势：去除效率＞95％，适（shì）合高（gāo）风量、低浓度废气。

案例：某企业用三级喷淋塔处理蚀刻废（fèi）气，HF去除率达99.2％。

（2）碱性气体处理（lǐ）

酸液（yè）喷淋（lín）塔：

原理：H2SO4溶液（yè）与（yǔ）NH3中和（2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4）。

应（yīng）用（yòng）：处理显影（yǐng）、去胶工序废气。

（3）有机废气（qì）（VOCs）处理（lǐ）

低浓度VOCs：

活性炭吸附（fù）浓缩-催（cuī）化（huà）燃烧（shāo）：吸（xī）附后脱附浓缩（suō），催化燃烧转化为CO₂和H₂O，无二次污染。

高浓度（dù）VOCs：

直接焚烧（RTO）：分解（jiě）效率＞99％，需控制温度（dù）避免NOx生（shēng）成。

大风（fēng）量、低浓度场景：

沸石转轮吸附-焚烧：余热回收，降低运行成本。

（4）特殊气体处理

燃烧分解装置：

原理：控制SiH4与O2比（bǐ）例（lì）（SiH4+2O2→SiO2+2H2O），防爆（bào）设计，配（pèi）备泄（xiè）漏监测与自动灭（miè）火系统。

3. 深度净（jìng）化（huà）与（yǔ）排放

干（gàn）式吸附（fù）塔（tǎ）：活（huó）性炭或分子筛去除残留污染物（wù）。

在线监测（CEMS）：实（shí）时检（jiǎn）测排（pái）放（fàng）浓度，确保符合《半导体行（háng）业（yè）污染物排放标准》（如上海标准对HCl、VOCs限值）。

三、技术挑战与（yǔ）未来（lái）趋势

挑战：

效（xiào）率与成本：需平衡处理（lǐ）效率与（yǔ）设备投资、运行费用。

环境适应性：湿度、温度波动（dòng）影响处理效（xiào）果。

安全风险：特殊气体（如硅（guī）烷）需防爆设（shè）计（jì）。

未来趋势：

技术融合：等离（lí）子（zǐ）体协同催化技术提升低浓度VOCs处理效率（lǜ）。

智能化监控：AI预测设备故障，动态调整参数，降（jiàng）低运维（wéi）成本。

绿色环（huán）保（bǎo）：废气洗涤液（yè）回（huí）收利用（yòng），减少（shǎo）二次污染（rǎn）。

国（guó）产化替代（dài）：国内企业（如盛剑环（huán）境（jìng））逐步突破技术壁垒，提升市场（chǎng）份额。

四、典型应用（yòng）案例

案（àn）例1：某（mǒu）半导（dǎo）体工厂采用预（yù）处理（粉尘（chén）去除+湿度调节）+核心处理（碱液喷淋塔+活性（xìng）炭吸附-催化燃烧+燃烧分解装置）+深（shēn）度净（jìng）化（干式吸附（fù）塔），实现废气高效处理，排放浓度（dù）远低于国标。

案（àn）例（lì）2：芯片封装基地通过碱液喷淋塔处理HF、HCl，去除率＞95％，搭配湿（shī）式电除尘器去除微细（xì）颗粒（lì）物，显著改善周边空气质（zhì）量。

五、总结

半（bàn）导体（tǐ）废气处（chù）理（lǐ）需根据废气（qì）成分（酸性/碱性/有机（jī）/特殊气（qì）体）选择组合（hé）工艺，结合预处理（lǐ）、核（hé）心处（chù）理、深度净化环（huán）节，确保达标（biāo）排放。未来，技（jì）术将向高效、智能、环保方向发展，助力半导体产业可持（chí）续发展。