Kaip fluoropolimero keitikliai palaiko drėgną silicio nitrido ir oksido ėsdinimą fabuose?

Puslaidininkiniuose gaminiuose šlapiajam ėsdinimui naudojamos dvi klasikinės cheminės medžiagos: karšta fosforo rūgštis silicio nitridui nulupti ir fluoro vandenilio rūgštis silicio oksidui ėsdinti. Abu yra labai agresyvūs, todėl reikalinga šilumokaičio medžiaga, kuri nerūdija ir neteršia.

Šlapio ėsdinimo technika
Šlapias ėsdinimas yra procesas, naudojamas selektyviai pašalinti medžiagas nuo plokštelės paviršiaus puslaidininkių gamyboje. Du įprasti ėsdinimo preparatai, naudojami plokščių audinių šlapiuose stenduose, yra fosforo rūgštis (H3PO4), skirta ėsdinti silicio nitridu, ir vandenilio fluorido rūgštis (HF), skirta ėsdinti silicio oksidu. Abi rūgštys yra labai agresyvios ir reikalauja šilumokaičių, kurie galėtų atsispirti koroziniam poveikiui.

Nitrido pašalinimas ėsdinant fosforo rūgštimi
Si3N4 ofortas. Fosforo rūgštis paprastai naudojama 85% koncentracijos ir kaitinama iki 150-180 laipsnių. Aukšta temperatūra ir agresyvus rūgšties pobūdis dažnai lemia PFA (perfluoralkoksi) keitiklių specifikaciją. Politetrafluoretilenas (PTFE) yra atsparus fosforo rūgščiai, tačiau jo maksimali temperatūra yra 110 C, todėl jis netinka naudoti aukštoje temperatūroje. Tačiau PFA šilumokaičiai gali būti nuolat eksploatuojami esant aukštesnei ~ 260 laipsnių temperatūros ribai, todėl yra tinkami tvarkyti karštą fosforo rūgštį be gedimo.

Vandenilio fluorido ėsdinimas oksido pašalinimui
HF ėsdinimas paprastai atliekamas aplinkos temperatūroje arba šiek tiek padidintoje temperatūroje. PTFE ir PFA vienodai gerai tinka HF valdyti. PTFE naudojamas dažniau, nes yra pigesnis ir užtikrina pakankamai atsparumą žemesnėms temperatūroms. Pagrindinė ėsdinimo su HF problema yra ne temperatūra, o medžiagos gebėjimas atsispirti HF agresyvumui. Tiek PTFE, tiek PFA yra gana atsparūs HF, o tai reiškia, kad šilumokaitis nebus pažeistas ir neužterš ėsdinimo proceso.

Fluoropolimero pranašumai
PTFE ir PFA taip pat puikiai tinka tiek fosforo, tiek vandenilio fluorido rūgščiai, todėl yra nepakeičiami puslaidininkių ėsdinimo procedūroms. Šių medžiagų naudojimas fluoropolimeriniuose šilumokaičiuose silicio nitridui ir oksidams ėsdinti suteikia daug pagrindinių privalumų:

Atsparumas korozijai: PFA ir PTFE yra visiškai atsparūs koroziniam karštos fosforo rūgšties ir HF poveikiui. Metalo šilumokaičiai greitai korozuotų, todėl procesas užterštų ir gali atsirasti plokštelių trūkumų.

Užteršimas-Labai veikiantis: fluoropolimerai yra inertiški ir neišskiria jonų į tirpalą, todėl ėsdinimo procesas tampa švarus ir pastovus. Metalų užteršimo pėdsakai gali sukelti rimtų trūkumų, todėl fluoropolimeriniai šilumokaičiai puikiai tinka ėsdinti silicio nitridą ir oksidą.

Stabilus temperatūros valdymas Fluoropolimeriniai šilumokaičiai palaiko temperatūros stabilumą, kad ėsdinimo greitis būtų pastovus. Ši temperatūros kontrolė yra labai svarbi norint užtikrinti vienodą ėsdinimą visoje plokštelėje ir išlaikyti proceso tikslumą.

Medžiagos, skirtos tipiniams puslaidininkiniams ėsdintuvams, pasirinkimas
Echant Temperatūros diapazonas Rekomenduojama šilumokaičio medžiaga
Fosforo rūgštis (85%) 150-180 laipsnių PFA
Vandenilio fluorido rūgštis (HF) kambario temperatūra PTFE, PFA
Azoto rūgštis (HNO3) Kambario temp. PTFE, PFA
Išvada
Puslaidininkių gamyboje labai svarbu neužteršti{0}} ir tikslus šlapiasis ėsdinimas, o fluoropolimeriniai šilumokaičiai, ypač PTFE ir PFA, yra šio proceso pagrindas. Jie yra atsparesni karštai fosforo rūgščiai ir vandenilio fluorido rūgščiai, todėl užtikrina pastovią proceso temperatūrą ir nėra metalo užteršimo. Šilumokaičio medžiagos puslaidininkiniuose gaminiuose parenkamos atsižvelgiant į ėsdinimo medžiagų cheminį agresyvumą ir procesų grynumo reikalavimus. Fluoropolimeriniai keitikliai yra tinkamiausia medžiaga ėsdinant nitridu ir oksidu.