半导体（tǐ）废气处理原理与（yǔ）技术解析

一、半导体废气（qì）来源与特（tè）性

半导体制造（zào）涉及薄膜沉积、光刻、刻蚀、清洗（xǐ）等复杂工（gōng）艺，过程中会释放多种废气：

酸性气体：如HCl、HF、NOx，源于清洗、蚀刻工艺，具有强（qiáng）腐（fǔ）蚀性（xìng）。

碱性气体：如NH3，来自显影（yǐng）、去胶环节，易溶于水。

有（yǒu）机废（fèi）气（VOCs）：如（rú）异（yì）丙醇、丙酮，来自（zì）光刻胶挥发，部（bù）分有毒且（qiě）易燃。

特殊气体：如硅烷（SiH4），具（jù）自（zì）燃性，处理风险高。

粉尘颗粒（lì）物：含（hán）重金属或硅基化合物，需（xū）预处理去除。

废气特点：

排（pái）气量大、浓（nóng）度低：需高效处理（lǐ）技术。

危害性：腐蚀设备、污（wū）染环境，部分（fèn）气（qì）体致癌或（huò）爆炸。

二、半（bàn）导体废气处（chù）理原理与技术

处理需结合废气特性，采（cǎi）用多级（jí）组合工艺，确保达标排放。

1. 预处理阶段

粉尘去除：布袋除尘器（qì）或（huò）静电除尘装置，防止堵塞后续设备。

湿度（dù）调节（jiē）：冷凝或干燥设备（bèi），优（yōu）化反应条件。

2. 核心处理（lǐ）技（jì）术

（1）酸性气体处理（lǐ）

碱液（yè）喷淋塔：

原理（lǐ）：NaOH或Ca（OH）₂溶液与酸性气体（tǐ）中（zhōng）和（如HCl+NaOH→NaCl+H₂O）。

优势：去除效率＞95％，适合高风量（liàng）、低浓度废（fèi）气。

案（àn）例：某企业用三级喷淋塔处理（lǐ）蚀刻废气，HF去除（chú）率达99.2％。

（2）碱性气体处理

酸液喷淋塔：

原理（lǐ）：H2SO4溶液与NH3中和（2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4）。

应（yīng）用：处理显影、去胶工序（xù）废气。

（3）有机（jī）废气（VOCs）处理

低浓度VOCs：

活（huó）性炭吸附（fù）浓缩-催化燃烧：吸附后脱附浓（nóng）缩，催（cuī）化燃烧转化为CO₂和（hé）H₂O，无二次污染。

高浓度VOCs：

直（zhí）接焚烧（shāo）（RTO）：分解效率＞99％，需控制温度避免NOx生成。

大风量、低（dī）浓（nóng）度场景：

沸石转轮吸附-焚烧：余（yú）热回收，降低运（yùn）行成本。

（4）特殊气体处理（lǐ）

燃烧（shāo）分解装置：

原理：控（kòng）制SiH4与O2比例（SiH4+2O2→SiO2+2H2O），防爆设计，配（pèi）备泄漏监（jiān）测与（yǔ）自动灭火系统（tǒng）。

3. 深（shēn）度净（jìng）化与排放

干式吸附塔：活性炭或分子（zǐ）筛（shāi）去除（chú）残留（liú）污染物。

在线监测（CEMS）：实时检测排放浓度，确保符合《半导体行业（yè）污染（rǎn）物排放标准》（如（rú）上海标准对HCl、VOCs限值）。

三、技术挑战与未（wèi）来趋势

挑战：

效（xiào）率（lǜ）与成本：需（xū）平衡处理效率与设备投资、运行费用。

环境适应性：湿度、温度波动（dòng）影（yǐng）响处（chù）理效果（guǒ）。

安全风险：特殊气体（如硅烷（wán））需防爆设计。

未来趋势：

技术融合：等离子体协同催化技术提升低浓度VOCs处理效率。

智能（néng）化监控：AI预测设备（bèi）故（gù）障，动态（tài）调（diào）整参（cān）数，降低运维（wéi）成本。

绿色环保：废气洗涤液回收利用，减少二次污染。

国产化替代（dài）：国内企业（如盛剑环境）逐步突破（pò）技（jì）术壁垒，提升（shēng）市场份额。

四、典型应用案例

案（àn）例1：某半导体工厂采用预处理（粉尘去除+湿度调节）+核心处理（碱液喷淋塔+活性炭吸附-催化燃烧+燃烧分解装置）+深（shēn）度（dù）净化（干式吸（xī）附塔），实现废气高效处理，排放浓度远低于国标。

案例（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（chén）器去（qù）除微细颗粒物，显（xiǎn）著改善周边空（kōng）气质量。

五、总结

半导体废气处理（lǐ）需（xū）根据废气成分（酸性/碱性/有机/特殊气体）选择组合（hé）工艺（yì），结合预处理、核心处理、深度净化环（huán）节，确（què）保达标排放。未来，技术将（jiāng）向高效、智能、环保（bǎo）方向（xiàng）发展（zhǎn），助力（lì）半导（dǎo）体（tǐ）产业可持续发展。