电子工业排放61简介
一些先进的电子制造工艺利用氟化化合物(fc)进行等离子体蚀刻复杂的图案，清洗反应器室和温度控制。本章讨论的具体电子工业部门包括半导体、薄膜晶体管平板显示器(TFT-FPD)和光伏(光伏)制造业(统称为“电子工业”
电子工业目前排放的fc在室温下是气体，在室温下是液体。这些气体包括CF4、C2F6、C3F8、c-C4F8、c-C4F8O、C4F6、C5F8、CHF3、CH2F2、三氟化氮(NF3)和六氟化硫(SF6)，并用于电子制造的两个重要步骤:(i)等离子蚀刻含硅材料和(ii)清洗化学气相沉积(CVD)工具室-硅沉积的墙壁大部分FC排放是由于蚀刻或清洗过程中FC前驱体的有限利用效率(即消耗)造成的。此外，在生产过程中使用的氟化化合物的一部分可转化为副产物CF4，在某些情况下可转化为C2F6、CHF3和C3F8.3。此外，必须考虑到作为蚀刻或清洗含碳低介电常数(低k)材料(或碳化物)的副产物CF4的形成此外，F2、COF2和ClF3的使用可能增加。这些气体，虽然不是在它们自身造成全球变暖的因素在某些条件下可导致CF4的形成。
电子制造商在某些过程中使用fc进行温度控制。也被称为传热流体，这些fc在室温下是液体，具有可观的蒸汽压。蒸发损失是碳氟化合物总排放量的一部分。这些蒸发损失发生在某些工艺设备的冷却过程中，在封装半导体器件的测试过程中，以及在电子元件与电路板的气相回流焊接过程中。当使用液态fc来冷却运行中的电子元件或系统时，似乎不会发生蒸发损失。在这种应用中，液体fc在产品或系统的整个生命周期中都包含在封闭系统中。市场上有20多种不同的液态氟化碳，通常是全氟化合物的混合物，销往电子行业由于每种液体的二氧化碳当量不同，因此每种液体都应分别进行跟踪和报告。换算的准确值将由具体适用的报告要求决定。6,7此外，在制造过程中，液体fc偶尔被用于清洁TFT-FPD面板。
1最近对欧洲和美国光伏制造商的全面调查表明，40%到50%的光伏制造商使用相对少量的fc(主要是在蚀刻晶体硅晶圆时使用CF4，在SiNx薄膜沉积后清洗腔室时使用C2F6)。根据这些调查，2004年全球CF4用量约为3000万吨。虽然全球FC的使用在2004年似乎很低，但在可预见的未来，光伏行业的可靠增长预测约为每年30%(甚至更高)。此外，一些报告称赞FC作为一种提高硅基技术生产效率和降低成本的手段的优点(Shah et al, 2004;Maycock, 2005;Agostinelli等人，2004年和Rentsch等人，2005年)，这种预期的增长率和增加FC使用的前景促使在本章中包括光伏制造的FC排放。
2虽然C5F8目前没有全球变暖潜能值(GWP)，本章讨论C5F8的排放。C5F8是一种直接的温室气体，排放量可以使用本章描述的方法和数据进行估计。C5F8的大气一生大约为1年，因此全球变暖潜能值相对较低(Sekiya, 2003)。
从C4F6分子的分解中观察到C2F6副产物的释放，并且对于其他具有两个以上碳原子的FC分子也可能发生。请注意，对于大多数FC前体，尚未观察到C2F6作为副产物的形成。当c-C4F8在TFT-FPD制造中用作蚀刻剂时，已报道了CHF3的形成，当C4F8O用于室清洗时，已报道了C3F8副产物的排放。
低介电常数(低k)材料首先被用作0.25|m节点及以下半导体芯片互连结构的绝缘体。许多低k材料含有碳，可以在蚀刻薄膜或清洗用于低k沉积的CVD反应器时以CF4的形式去除。CF4也可能在用于碳化物沉积的CVD反应器的清洗过程中形成。
最近的一篇综述总结了液态fc(传热流体)的用途，包括它们的化学成分、全球变暖潜能值等。见Burton (2004a)。
这些材料的商品名称为Fluorinert™和Galden®。氟惰性™材料是从全氟烷烃、醚、叔胺和氨基醚及其混合物中选择的，以获得所需的性能。Galden®液体涵盖了一系列全氟聚醚，称为全氟聚醚(PFPEs)，也可以根据所需的性能进行选择。
继续阅读:半导体蚀刻和CVD清洗
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