臺灣博碩士論文加值系統

由於含銅廢矽晶圓中所含之矽與銅材料，皆為有價資源，因此本研究乃利用研磨、過篩、浸漬溶蝕、晶析、pH值調整、沉澱、置換及電解等方法將含銅廢矽晶圓予以資源回收，本研究所收集之含銅廢矽晶圓中含有0.52％之銅、另其比重為2.395 g/cm3、水分為0.103％、灰份為100.2％。
本研究所獲得之最佳銅浸漬溶蝕條件為：1N硫酸加上理論值200倍之過氧化氫、在70℃、固液比為0.4（20g/50ml）、浸漬4小時下可得98.6％之最佳銅浸漬回收率，此含銅濾液可在70℃下加熱2小時後，於室溫下靜置12小時即可將濾液中之銅100%予以晶析成具銷售價值之硫酸銅結晶，或者此含銅濾液可經添加足量之鐵粉以將其中之銅金屬予以100%置換成金屬銅。另於最佳浸漬條件下所得之濾渣中尚含有0.01%之銅金屬，本研究乃重複以最佳浸漬條件將其中之銅金屬完全予以浸漬溶蝕至浸漬液中，再經鐵粉置換法可將浸漬液中之銅予以置換成金屬銅，而經過濾所得之濾渣經EDS、XRD分析後，可知其為具銷售價值之100%純矽材質。

In this study, a hydrometallurgical method is adopted to recover the valuable resources of silicon and copper (Cu) from copper containing scrap silicon wafer. The collected scrap wafer contains 0.52% Cu and has a density of 2.395 g/cm3, water content of 0.103％ and ash content of 100.2％.This study reveals that an optimum leaching condition of 1N H2SO4, 200 times H2O2, 700C, 20g/50ml and 4 hours can obtain a Cu leaching recovery of 98.6%. The Cu contained in this leaching solution can either be 100% crystallized as a marketable CuSO4．5H2O by heating at 700C for two hours and crystallization at 27 0C for 12 hours, or be 100% replaced as a marketable Cu powder by adding the fine iron powder. The solid obtained from the first optimum leaching which contains 0.01% Cu was subjected to a same optimum leaching condition to recover all the remaining Cu. The Cu contained in this second leaching solution can be 100% recovered as Cu powder by adding fine iron powder. The solid obtained from second optimum leaching is proofed to be a 100% purity of silicon by the analysis of EDS and XRD.

封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xiv

第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究目的 3
第二章 文獻回顧 4
2.1矽及矽晶圓之特性及用途 4
2.2銅金屬之特性及用途 6
2.3含銅矽晶圓之製程 7
2.4廢矽晶圓相關回收之研究 8
2.5濕式冶金法之介紹 9
2.5.1預處理 10
2.5.2浸漬溶蝕 11
2.5.3固液分離 11
2.5.4回收 12
第三章 研究方法及設備 18
3.1含銅廢矽晶圓之收集 18
3.2含銅廢矽晶圓之性質分析 18
3.2.1ＩＣＰ有價金屬全含量分析 19
3.2.2比重分析 22
3.2.3水份及灰份分析 23
3.2.4掃描式電子顯微鏡分析 24
3.3含銅廢矽晶圓之研磨與篩分 25
3.4含銅廢矽晶圓之銅鍍層浸漬溶蝕 26
3.5浸漬液調整pH值之研究 27
3.6浸漬液中銅金屬回收純化之研究 27
3.6.1置換法 27
3.6.2沉澱法 28
3.6.3電解法 28
3.7訂定最佳廢晶圓之整合性資源回收流程 29
第四章 結果與討論 40
4.1含銅廢矽晶圓之收集 40
4.2含銅廢矽晶圓之性質分析 40
4.2.1ＩＣＰ金屬全含量分析 41
4.2.2比重分析 42
4.2.3水份及灰份分析 43
4.2.4掃描式電子顯微鏡分析 43
4.3含銅廢矽晶圓之研磨與篩分 45
4.4銅鍍層浸漬溶蝕實驗 47
4.4.1未研磨含銅廢矽晶圓片之浸漬實驗 47
4.4.1.1浸漬劑種類及時間之選擇 47
4.4.2研磨後之含銅廢矽晶圓粉末之初次浸漬實驗 50
4.4.2.1浸漬劑種類之選擇 50
4.4.2.2浸漬時間之選擇 52
4.4.2.3過氧化氫添加量之選擇 53
4.4.2.4浸漬劑濃度之選擇 55
4.4.2.5浸漬溫度之選擇 56
4.4.2.6固液比與硫酸銅晶析條件之選擇 57
4.5初次最佳浸漬液調整pH值之研究 60
4.6初次最佳浸漬液中銅金屬回收純化之研究 61
4.6.1初次最佳浸漬液中銅金屬晶析之研究 62
4.6.2初次最佳浸漬液中銅金屬沉澱回收之研究 62
4.6.3初次最佳浸漬液中銅金屬置換回收之研究 68
4.6.4初次最佳浸漬液中銅金屬電解析出之研究 72
4.7初次浸漬過濾矽晶圓粉末純度提升之研究 73
a.初次浸漬矽晶圓過濾粉末之浸漬 74
b.二次浸漬濾液中銅之回收純化 74
c.矽晶圓二次浸漬過濾粉末之純度分析探討 75
4.8訂定最佳廢晶圓之整合性資源回收流程 76
第五章 結論與後續工作內容 136
5.1結論 136
5.2建議 139
參考文獻 140

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