Kuinka fluoripolymeerivaihtimet tukevat piinitridin ja -oksidin märkäetsausta Fabsissa?

Puolijohdekankaissa käytetään kahta klassista kemiaa märkäetsaukseen: kuumaa fosforihappoa piinitridin kuorimiseen ja fluorivetyhappoa piioksidin etsaukseen. Molemmat ovat erittäin aggressiivisia ja vaativat lämmönvaihdinmateriaalia, joka ei syöpy tai saastuta.

Märkäetsaustekniikat
Märkäetsaus on prosessi, jota käytetään materiaalien selektiiviseen poistamiseen kiekon pinnalta puolijohteiden valmistuksessa. Kaksi yleistä etsausainetta, joita käytetään kiekkokankaiden märkäpenkeissä, ovat fosforihappo (H3PO4) piinitridietsaukseen ja fluorivetyhappo (HF) piioksidietsaukseen. Molemmat hapot ovat erittäin aggressiivisia ja vaativat lämmönvaihtimia, jotka kestävät niiden syövyttäviä vaikutuksia.

Nitridin poisto fosforihappoetsauksella
Si3N4 etsaus. Fosforihappoa käytetään yleensä 85 %:n pitoisuutena ja kuumennetaan 150-180 asteeseen. Hapon korkea lämpötila ja aggressiivinen luonne johtavat usein PFA- (perfluorialkoksi)-vaihtimien määrittelyyn. Polytetrafluorieteeni (PTFE) kestää fosforihappoa, mutta sen maksimilämpötila on 110 C, joten se ei sovellu tähän korkeisiin lämpötiloihin. PFA-vaihtimia voidaan kuitenkin käyttää jatkuvasti korkeammalla lämpötilarajalla ~ 260 astetta ja siksi ne soveltuvat kuuman fosforihapon käsittelyyn ilman vaurioita.

Fluorivetyhappoetsaus oksidin poistamiseen
HF-etsaus suoritetaan yleensä ympäristön lämpötilassa tai jonkin verran korotetuissa lämpötiloissa. PTFE ja PFA sopivat yhtä hyvin HF:n hallintaan. PTFE:tä käytetään useammin, koska se on halvempaa ja tarjoaa riittävän vastuksen alhaisissa lämpötiloissa. Suurin ongelma HF-etsauksessa ei ole lämpötila, vaan materiaalin kyky vastustaa HF:n aggressiivisuutta. Sekä PTFE että PFA ovat melko kestäviä HF:lle, mikä tarkoittaa, että lämmönvaihdin ei vaurioidu eikä saastuta etsausprosessia.

Fluoripolymeerin etu
PTFE ja PFA ovat myös erinomaisia ​​sekä fosforihapolle että fluorivetyhapolle ja ovat siten välttämättömiä puolijohteiden syövytysmenetelmissä. Näiden materiaalien käyttö fluoripolymeerilämmönvaihtimissa piinitridin ja -oksidien syövytykseen tarjoaa monia merkittäviä etuja:

Korroosionkestävyys: PFA ja PTFE kestävät täysin kuuman fosforihapon ja HF:n syövyttäviä vaikutuksia. Metallinvaihtimet ruostuisivat nopeasti aiheuttaen prosessin kontaminaatiota ja mahdollisia kiekkojen vikoja.

Kontaminaatio-Vapaa käyttö: Fluoripolymeerit ovat inerttejä eivätkä lähetä ioneja liuokseen, joten etsausprosessi on puhdas ja vakaa. Metallien jäämät kontaminaatiot voivat aiheuttaa vakavia puutteita, joten fluoripolymeerilämmönvaihtimet sopivat erinomaisesti piinitridin ja -oksidin syövytykseen.

Stabiili lämpötilan säätö Fluoripolymeerilämmönvaihtimet ylläpitävät lämpötilan vakautta tasaisten etsausnopeuksien saavuttamiseksi. Tämä lämpötilan säätö on ratkaisevan tärkeää, jotta varmistetaan tasainen etsaus kiekon poikki ja säilytetään prosessin tarkkuus.

Materiaalin valinta tyypillisille puolijohdeetsausaineille
Etchant-lämpötila-alueen suositeltu lämmönvaihdinmateriaali
Fosforihappo (85 %) 150-180 astetta PFA
Fluorivetyhappo (HF) huoneenlämpöinen PTFE, PFA
Typpihappo (HNO3) Huonelämpötila PTFE, PFA
Johtopäätös
Kontaminaatio{0}}vapaa ja tarkka märkäetsaus on kriittinen puolijohteiden valmistuksessa, ja fluoripolymeerilämmönvaihtimet, erityisesti PTFE ja PFA, ovat avainasemassa tässä prosessissa. Ne kestävät paremmin kuumaa fosforihappoa ja fluorivetyhappoa, mikä mahdollistaa tasaiset prosessilämpötilat eivätkä metallikontaminaatiota. Puolijohdekankaiden lämmönvaihdinmateriaalit valitaan etsausaineiden kemiallisen aggressiivisuuden ja prosessien puhtausvaatimusten perusteella. Fluoripolymeerivaihtimet ovat suositeltu materiaali nitridi- ja oksidietsaukseen.