论三星半导体公司闪存芯片生产废水处理工程

浅谈半导体行业生产废水处理作者：李春平来源：《中国科技博览》2017年第03期[摘要]近些年随着经济水平的逐渐提高，我国各项发展项目正在进行积极稳定的开展，这对于国家现代化建设具有积极的影响作用。

在国家的发展过程中，半导体行业是受到较为重视的一项内容，但是在半导体快速发展与进步的同时，还存在一些有待进一步解决的问题。

其中半导体行业生产废水处理就是我国下一阶段需要进行解决的基本内容，只有将废水处理进行必要的完善，才能使我国半导体行业的生产竞争能力更强。

本研究将对我国半导体行业生产废水处理进行细致的分析与思考，并提出合理的解决措施。

[关键词]半导体行业；生产废水处理；含氟废水；含铜废水；含氨废水中图分类号：271.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0249-01前言：在我国发展的过程中，半导体行业是新出现并快速进步的一个生产行业，半导体在我国建设中具有重要的作用，主要应用于电子机械制造中。

提高半导体行业的生产水平对于我国未来的发展具有重要的意义，半导体在未来将会显著的扩大应用范围。

目前半导体行业生产中所产生的废水主要有三大类，含氟废水、含铜废水以及含氨废水，这三种废水对于我国生态环境均具有较为严重的影响，所以加强半导体行业生产废水处理是我国未来发展中的基本目标。

1.我国半导体行业生产废水处理的基本概况1.1 我国半导体行业生产废水处理的背景在我国发展初期经济水平处于较为落后的状态，与其他发达国家相比具有较大的差距，所以这使得我国发展速度以及生产水平均处于较为落后的状态。

近几年随着经济水平的不断好转，我国现代化建设正在积极稳定的进行，在现代化建设中出现了一批又一批新的生产行业，其中半导体行业就是其中一种重要的发展行业。

半导体行业在进行生产的过程中会随着产生一定的废水，废水中主要存在半导体生产过程中的原料元素，例如氟、铜、氮等，这些元素过量排放入河流中会使水源受到较为严重的污染，所以进行半导体行业生产废水处理成为我国面临的一项重要问题。

半导体废水及废气的处理半导体废水及废气的处理由于制程技术不断演进，使得相关供应系统等级及质量日趋精密且复杂，如毒性气体，化学药品或纯水系统等，而此物质的排放却造成环境恶化的来源之一；因此，如何处理此类高纯度且大量的毒性物质之排放，将是厂务废水，废气处理的重要工作与任务。

一、首先是废水处理系统半导体厂废水之来源，可略分为制程废水，纯水系统之废水，废气洗涤中和液废水等三种，如表七所列。

各排放水可分为直接排放及回收处理方式。

？1.制程废水：直接排放－ HF浓废液， HF 洗涤废水，酸／碱性废水，晶圆研磨废水等五种，经各分类管线排至废水厂。

回收处理－有机系列(Solvent,IPA),H2SO4,DIR70%，及 DIR90%等，经排放收集委外处理或直接再利用。

2.纯水系统之废水：直接排放－纯水系统再生时之洗涤药剂混合水（含盐酸再生／洗涤液及碱洗涤液）回收处理－系统浓缩液（逆渗透膜组，超限外滤膜组）或是碱性再生废液。

_,3.废气洗涤废水直接排放－洗涤制程所排放的废气之水，均直接排放至处理厂。

至于其处理的程序及步骤，下文为其各项之说明：1.HF 浓废液：此废液至处理系统后，添加 NaOH提升 pH 值至 8～ 10 之间，注入 CaCl2，Ca(OH)2 与 HF反应向生成 CaF2污泥，即HF+CaCl2 + Ca(OH)2←CaF2 + HCl + H2O的反应式。

藉此去除氟离子之浓度量，而CaF2污泥产物与晶圆研磨废液混合，且添加Polymer （高分子）增进其沈降性，以利CaF2 污泥经脱水机挤压过滤。

污泥饼则委托代处理业者处理。

另一产物 HCl 酸气由处理厂废气洗涤后排放，污泥滤液则注入调节池。

2.一般废水：包括 HF洗涤废水，酸／碱性废水。

经水系统树脂塔再生废液，废气洗涤废水等进入调节池混合均匀，稀释后泵入调整池中，添加 NaOH， H2SO4等酸碱中和剂，将之调整为～的 pH 值范围后放流入园区下水道。

科学技术创新2020.272018年全球半导体仍维持高景气度，全球半导体营收额到达4000亿美元，随着半导体应用更加广泛，整个行业进入加速发展期。

此外，高性能运算，数据中心，智能汽车，物联网等新兴需求带动的新一轮半导体应用，展现出强有力的发展潜力。

半导体市场的快速发展，各种需求和机遇也显现出来，很多半导体生产基地在中国建立，如：京东方，华星光电，长江存储，紫光等。

半导体生产不仅给中国带来了巨大的经济利益，也产生了新的环境污染问题。

在半导体生产过程中，不可避免的会产生各种污染物的废水，以含氟离子，含铜离子，含磷废水的危害最为严重。

本文阐述以上三种污染废水的处理现状，涉及到的具体工艺流程及生产条件进行分析。

介绍离子交换树脂法在各废水的应用[1]，未来在处理含铜，含磷，含氟废水的展望。

1半导体行业废水处理现状1.1含氟离子废水的处理在半导体行业中，化学沉淀和混凝沉降法的组合工艺是最为经济型处理方法[2]，形成氟化钙絮凝沉淀法，含氟废水的具体处理过程如下图1：图1含氟废水处理工艺流程由上述可知，化学沉淀法进行含氟废水的处理原理：Ca 2++2F-=CaF 2↓调整pH 为6-7左右，加入的过量的CaCl 2和适量的絮凝剂，形成的沉淀CaF 2成为矾花，部分污泥循环成为载体，促进絮凝效果，在沉淀池通过重力沉降实现泥水分离，一级反应能够去除80%的氟，二级絮凝添加PAC 进一步处理氟，氟化钙及其其他形态沉淀，利用污泥泵输送到污泥沉淀池，用板框式脱水机压成泥饼外运，产生的压滤液进入其他的系统进一步处理。

此工艺流程比较简单，费用也比较低，处理水中含有5-10ppm 的氟离子，和CaF 2本身的溶解度有关系，但对于半导体行业的含氟废水处理还是具有很大的适用性。

1.2含磷废水处理现状半导体行业的含磷废水中磷主要以PO 43-为主，可以通过调整pH ，加入CaCl 2生成Ca 5(PO 4)3OH 沉淀，难溶于水。

采用的方法为化学沉淀法和混凝剂沉降法的组合工艺[3]，形成羟基磷酸钙，含磷废水的具体处理过程如下图2：图2含磷废水处理工艺流程由上述可知，化学沉淀法进行含磷废水的处理原理：5Ca 2++3PO 43-+OH -=Ca 5(PO 4)3OH↓半导体行业废水的处理现状及展望张少锋（合肥鑫晟光电科技有限公司，安徽合肥230012）摘要：在近几年，中国的半导体工业得到了快速的发展，同时也带来了严峻的环境问题，其中尤以不同废水的危害最为严重。

论三星半导体公司闪存芯片生产废水处理工程笔者在本文结合三星（中国）半导体有限公司闪存芯片生产过程中产生废水的特点，采用“水质分质—混凝—酸化—厌氧反应器—A/O—MBR—芬顿氧化—混凝”的工艺方法进行废水处理。

本文将像简单阐述废水处理过程中的分质预处理、深度处理流程的工艺流程和工艺设计内容。

实际处理结果表明这种废水处理方法效果理想，经过处理的废水水质优于国家排放标准。

标签：芯片生产废水；分质预处理；深度处理；中水回用引言伴随电子产品的快速发展，三星芯片产业发展迅速，产量快速增长，产量的提高也增加了废水排放。

制造芯片所产生的废水和大部分生活污水、工业废水不同，芯片废水中含有大量纳米级微小颗粒、有机物等成分，处理难度大，污染严重。

为了减小芯片废水产生的污染，芯片公司通常会把废水进行处理后再进行排放。

污水处理不仅增加了企业运行成本，更是增加了污水处理厂的处理负担，因此为了提高废水处理的效益，降低废水的污染，三星采用了先物化预处理、再生化深度处理的新型组合工艺来处理芯片生产废水。

一、芯片废水处理工程简介1、废水水质、水量经过化验可知芯片废水主要被划分为：含铜废水、有机废水、含氟废水、酸碱废水。

结合芯片废水的可生化性较差，因此在进行芯片废水处理时我们采用“水质分质—混凝—酸化—厌氧反应器—A/O—MBR—芬顿氧化—混凝”的办法，可以提高芯片废水的可生化性。

2、排放标准查阅相关资料可知芯片废水经过处理后当中的COD、氟化物及氨氮含量标准为：COD≤300 mg/L、氟化物≤20 mg/L、总铜≤0. 5 mg/L、氨氮≤25 mg/L、pH 值为6 ～9。

二、工艺设计1、分质预处理为了减轻芯片废水处理过程中生化工艺的复核，保证芯片废水处理效果到达标准，因为在芯片废水处理的一开始我们要将芯片废水进行分质预处理。

芯片废水中的含铜废水处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法等。

这三个方法中化学沉淀法因为其投资小，处理成本低的优点被大部分企业采用。

半导体行业废水处理方法概述发表时间：2018-11-14T19:26:30.977Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：张学良[导读] 该文章主要叙述了半导体行业的废水种类、来源、处理方法，并预测废水处理的未来发展方向。

江苏中电创新环境科技有限公司江苏省无锡市 214073摘要：该文章主要叙述了半导体行业的废水种类、来源、处理方法，并预测废水处理的未来发展方向。

关键词：含氟废水；含磷废水；有机废水；研磨废水；氨氮废水；酸碱废水从国家经济发展、工业布局和产业导向的变化来看，信息产业将是未来重点发展的行业之一。

其中，半导体行业作为信息产业的基础，将会有迅猛的发展。

而随着该行业的快速发展，其对环境的影响及压力势必有所增加。

半导体行业的废水处理形势也必然越来越严峻。

沃威沃公司面对的主要是半导体行业，兼做纯水处理和废水处理。

纯水是用于生产工程的供水，废水则是生产线上形成的清洗水。

目前，半导体行业的废水以处理后排放为主。

本文章主要叙述目前半导体行业产生的废水种类、来源和处理方法。

1. 废水的种类及来源1.1.废水的种类由于半导体公司的最终产品不同，各公司生产过程中产生的废水种类都不一样，各公司对产生的废水来源不一样所进行的分类也不一样。

总的来水，半导体行业的废水可以分为含氟废水、含磷废水、有机废水、研磨废水、氨氮废水和酸碱废水。

如无锡华润上华没有含磷废水，上海天马没有研磨废水。

1.2.废水的来源含氟废水主要来源于来自于自芯片制造过程中的扩散工序及化学机械研磨工序，在对硅片及相关器皿的清洗过程中也多次用到氢氟酸。

对粘膜、上呼吸道、眼睛、皮肤组织有极强的破坏作用。

污染物主要为氟离子。

含磷废水主要来源于生产工程中的铝刻蚀液。

有机废水，由于生产工艺的不同，有机溶剂的使用量对于半导体行业而言具有很大的差距。

但是作为清洗剂，有机溶剂仍然广泛使用在制造封装的各个环节上。

部分溶剂则成为有机废水排放。

有机废水主要来源于IPA溶剂、显影液、ITO刻蚀液、酸洗塔酸碱废水、酸洗塔有机废水。

半导体行业废水的处理现状摘要：随着电子技术的快速发展，国内的半导体工业的革新速度也日益提速，与此同时环境污染问题也越来越凸显，其中危害极为严重的是含有氟、铜、磷等离子的废水。

本文汇总了对半导体生产过程中排出含有氟、磷、铜等重金属废水的处理情况，同时就治理废水提出可行性的解决方案。

治理废水的方法形式多样，而离子交换树脂法具有稳定性强、处理工艺简单、可操作性强、吸附能力强的优势，处理废水的速度快且效果良好，处理后的废水再利用率高，逐渐成为应用广泛、市场前景良好的新型废水处理方法。

关键词：半导体行业；废水处理；离子交换树脂法随着工业化进程的不断加快，半导体的应用范围越来越广泛，整体行业迈进加速增长通道。

全世界半导体在2018年的景气指数值一路飙升，全年直指4000亿美元的销售总额度，另外，芯片，光伏发电、人工智能、照明、医疗仪器、广播传输、电子产品等电子信息化需求驱动半导体应用又迎来一次新的发展高潮，潜在的市场优势和发展空间不可预估。

半导体市场的迅速扩张，凸显出很多的市场需求和发展机遇，国内由此应用而生出诸多半导体产业基地，如：复旦微电子、三星、京东方，英飞凌，阿里巴巴，紫光，比亚迪半导体等。

半导体产业在获取高额利润的同时也引发出生态环境被其破坏的问题。

缘于半导体的生产工艺，在其加工过程中势必会生成含有多种污染物的废水，其中危害极为严重的是含有氟、铜、磷等离子的废水。

针对含有氟、铜、磷三种离子的废水，本文对其现行的处理方式和效果进行了概述，并剖析相关处理步骤和技术要求。

文中主要详细阐述离子交换树脂法如何在废水处理过程中进行应用，并探讨含铜、含磷和含氟废水在今后有效治理的愿景。

为了有效地处理半导体行业中的有毒有害的废水，我们采取了化学沉淀法与混凝剂沉降法的结合方法，以达到沉淀的目的，使得有毒有害的废液得以有效地排放。

这种方法的优势在于，操作过程较为便捷，而且价格较为经济，可以有效地减少资源的消耗。

离子交换树脂技术正逐渐成熟，未来将取代传统的化学混凝等处理方法，因此，离子交换树脂的开发和应用将为我们提供更多的交换效率、更强的选择性、更优的再利用率、更低的成本和更优的吸附和解吸特性，这将成为未来废水净化领域的重要发展趋势一、半导体行业废水处理状况（一）含氟离子废水的处理在半导体领域中，通常使用化学沉淀和混凝沉降相结合的方式对废水进行处理，这种组合方式投入成本低、机理简单易操作，效果良好[2]。

序 号名称水量 〔m 3/d 〕 pH 1. 清洗废水 350 1～835801290 450 80～ 100 3～5 840 3340 2. 倾槽废液5<1或>13350000500020230202320231500060000CODcrBOD SS Cu Ni Pb 氨氮 总磷 石油类pH5芯片整理切割绕线 封装测试成品一、 工程概述某半导体位于某某市某某路，占地面积为 万平方米，目前已建局部占地约三分之一，已建成并投产的为半导体器件“封装和测试”工程，生产的类型属于塑料封装器件，主要生产工艺流程为：生产过程中主要废水为清洗废水，并有肯定量的倾槽废液，现针对上述生产废水、废液，提出本治理方案，请公司领导和上级主管部门审核，提出贵重意见。

二、 废水分类、水质、水量及处理目标1. 依据业主供给的有关资料及我司对其生产工艺的现场了解，并结合我司在同类型工程中积存的工程阅历，将产生废水分为清洗废水和倾槽废液，具体见下表：COD BOD SS Cu Ni Pb Sn (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)2. 本工程经处理后与生活污水一起排入某污水处理厂，到达《污水综合排放标准》 〔GB8978-1996〕三级标准；总镍和总铅需单独达标〔生产废水〕，具体指标如下：(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 6～95003004000.51.01.035820三、 设计依据及遵循的标准、标准1. 业主供给的数据和相关资料。

2. 唐受印等编《水处理工程师手册》化学工业出版社；3. 汪大翠、徐华等编《工业废水中专项污染物处理手册》化学工业出版社；4. 《污水综合排放标准》〔GB8978-1996〕；5. 《室外排水工程标准》〔GBJ14-87〕；四、设计原则本设计遵循如下原则进展工艺路线的选择及工艺参数确实定：1.承受成熟、合理、先进的处理工艺。

360吨每天产半导体生产废水处理设计方案书一. 业主：公司二. 工程地址：三. 联络电话：二. 概说于半导体生产过程中产生的电镀废水，以及RO/UF运行.混床再生过程中产生的反洗水和酸碱废水,日排放废水总量为360M^3/day。

本规划设计书系针对废水之来源，性质及流量拟定可行性之处理，本最最经济有效之原则以彻底解决公害问题。

并确保达排放标准。

三. 设计基础一. 处理方式：本案采 "连续式"处理法二. 放流标准：符合排放标准（业主要求）三. 设计水量：360M^3/24HRS四、废水性质：PH ：考虑酸碱性设计值：考虑酸碱性BOD： 300 mg/L 设计值：450 mg/LCOD： 500 mg/L 设计值：680 mg/LSS： 200 mg/L 设计值：250 mg/LAg： 20 mg/L 设计值：25 mg/L四、废水处理原理及原则1.废水处理方案之选择在于依据放流水之水质标准及承受水体之特性，并就废水污染物质之浓度确定其去除率，其次再就该同一去除率之各种可达放流水标准之处理方法中视处理量、建设费、用地之大小及操作管理等问题加以检讨，以选择经济最佳之有效处理方案。

2.节省加药及操作方便起见，采用 pH controller 控制酸或碱之注入量。

3.本废水工程设计依照我公司经验及参考国内外成功案例，此废水经物理处理，化学处理方法即可达到水排放一级标准。

4.工作系采全班制作业，虽其排水量甚为平均，为骤时尖峰排水系其特性，致废水水量及水质变化不均，故需设置调节水槽，以调节水量及水质使其均匀化，并有预先曝气之功效。

五、废水处理流程示意图(如附图:废水流程示意图及废水平面示意图)六、系统特点说明一. 经处理后排放水质符合国家一级排放标准PH ： 6--9BOD ： 20 mg/L 以下COD ： 100 mg/L 以下SS ： 70 mg/L 以下Ag ： 0.5 mg/L 以下二.本处理系统于操作管理上将趋于人性化之操作管理, 从监控部份做彻底之设计及制作。

半导体废水及废气的处理半导体废水及废气的处理由于制程技术不断演进，使得相关供应系统等级及质量日趋精密且复杂，如毒性气体，化学药品或纯水系统等，而此物质的排放却造成环境恶化的来源之一；因此，如何处理此类高纯度且大量的毒性物质之排放，将是厂务废水，废气处理的重要工作与任务。

一、首先是废水处理系统半导体厂废水之来源，可略分为制程废水，纯水系统之废水，废气洗涤中和液废水等三种，如表七所列。

各排放水可分为直接排放及回收处理方式。

？1. 制程废水：直接排放－HF浓废液，HF洗涤废水，酸／碱性废水，晶圆研磨废水等五种，经各分类管线排至废水厂。

回收处理－有机系列(Solvent,IPA), H2SO4,DIR70%，及DIR90%等，经排放收集委外处理或直接再利用。

2.纯水系统之废水：直接排放－纯水系统再生时之洗涤药剂混合水（含盐酸再生／洗涤液及碱洗涤液）回收处理－系统浓缩液（逆渗透膜组，超限外滤膜组）或是碱性再生废液。

_,3.废气洗涤废水直接排放－洗涤制程所排放的废气之水，均直接排放至处理厂。

至于其处理的程序及步骤，下文为其各项之说明：1. HF浓废液：此废液至处理系统后，添加NaOH提升pH值至8～10之间，注入CaCl2，Ca(OH)2与HF反应向生成CaF2污泥，即HF+CaCl2 + Ca(OH)2←CaF2 + HCl + H2O的反应式。

藉此去除氟离子之浓度量，而CaF2污泥产物与晶圆研磨废液混合，且添加Polymer（高分子）增进其沈降性，以利CaF2污泥经脱水机挤压过滤。

污泥饼则委托代处理业者处理。

另一产物HCl酸气由处理厂废气洗涤后排放，污泥滤液则注入调节池。

2.一般废水：包括HF洗涤废水，酸／碱性废水。

经水系统树脂塔再生废液，废气洗涤废水等进入调节池混合均匀，稀释后泵入调整池中，添加NaOH，H2SO4等酸碱中和剂，将之调整为～的pH值范围后放流入园区下水道。

3.回收处理单元：a.有机废液回收－将IPA溶剂、显影液及浓硫酸废液等独立收集，并委外处理。

某半导体芯⽚⽣产项⽬含砷废⽔处理⽅案某半导体芯⽚⽣产项⽬含砷废⽔处理⽅案浅析摘要：随着半导体⾏业的⾼速发展，半导体芯⽚⽣产将产⽣⼤量的含砷废⽔。

同时，⽇趋严格的废⽔排放标准对含砷废⽔处理提出了更⾼的要求。

本⽂针对半导体集成电路芯⽚⽣产产⽣的含砷废⽔，结合⼯程实际情况，分析了袋滤-氢氧化钙-氯化铁混凝沉淀的处理⽅法，并采⽤膜分离技术及离⼦交换技术对废⽔进⾏深度处理，取得了良好的除砷效果，将出⽔总砷稳定地控制在0.1mg/L以下，达到污染排放标准，降低了对环境的影响。

关键词：半导体；砷化镓；含砷废⽔；共沉淀；超滤；离⼦交换随着信息技术和通讯产业的⾼速发展，化合物半导体材料在微电⼦和光电⼦领域发挥越来越重要的作⽤。

在半导体材料发展过程中，半导体材料主要经历了以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第⼀代元素半导体，以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的第⼆代化合物半导体，以及以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的第三代宽禁带半导体材料三⼤阶段[1]。

作为第⼆代半导体材料，砷化镓是除硅之外研究最深⼊、应⽤最⼴泛的半导体材料。

相对于硅，砷化镓具有较⼤的禁带宽度，更⾼的电⼦迁移率和饱和迁移速率[2]，其不仅可直接研制光电⼦器件，以砷化镓为衬底制备的集成电路芯⽚是实现⾼速率光线通信及⾼频移动通信必不可少的关键部件[3]，在光电⼦、微电⼦及移动通信中应⽤愈加⼴泛。

近年来，砷化镓半导体材料市场需求迅速增长。

我国的砷化镓产业也在不断发展，近⼏年成⽴了多家砷化镓芯⽚⽣产企业。

基于⾃⾝材料和⽣产⼯艺，在砷化镓芯⽚的⽣产过程中排放的废⽓和废⽔中均含有砷化合物，其含砷废⽔的处理也成为砷化镓⽣产项⽬亟待解决的问题之⼀。

砷及其化合物对⼈体及其他⽣物体均有⼴泛的毒害作⽤，已被国际防癌研究机构和美国疾病控制中⼼确定为第⼀类致癌物[4]。

由于砷的⾼毒性和致癌性，在GB8978-1996《污⽔综合排放标准》[5]中总砷被列于第⼀类污染物，最⾼允许排放浓度为0.5mg/L。