Πώς υποστηρίζουν οι εναλλάκτες φθοροπολυμερών την υγρή χάραξη νιτριδίου και οξειδίου του πυριτίου στα Fabs;

Στα εργοστάσια ημιαγωγών, δύο κλασικές χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται για την υγρή χάραξη: το θερμό φωσφορικό οξύ για την αποφλοίωση του νιτριδίου του πυριτίου και το υδροφθορικό οξύ για την χάραξη του οξειδίου του πυριτίου. Και τα δύο είναι πολύ επιθετικά, απαιτούν υλικό εναλλάκτη θερμότητας που δεν θα διαβρωθεί ή θα ρυπαίνει.

Τεχνικές υγρής χαρακτικής
Η υγρή χάραξη είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για την επιλεκτική αφαίρεση υλικών από μια επιφάνεια γκοφρέτας στην κατασκευή ημιαγωγών. Δύο κοινά χαρακτικά που χρησιμοποιούνται σε υγρούς πάγκους γκοφρέτας είναι το φωσφορικό οξύ (H3PO4) για τη χάραξη με νιτρίδιο του πυριτίου και το υδροφθορικό οξύ (HF) για τη χάραξη με οξείδιο του πυριτίου. Και τα δύο οξέα είναι πολύ επιθετικά και απαιτούν εναλλάκτες θερμότητας που μπορούν να αντισταθούν στα διαβρωτικά τους αποτελέσματα.

Αφαίρεση νιτριδίων μέσω χάραξης φωσφορικού οξέος
Χαλκογραφία Si3N4. Το φωσφορικό οξύ χρησιμοποιείται γενικά σε συγκέντρωση 85% και θερμαίνεται στους 150-180 βαθμούς. Η υψηλή θερμοκρασία και ο επιθετικός χαρακτήρας του οξέος συχνά οδηγεί στην προδιαγραφή των PFA (υπερφθοροαλκοξυ) εναλλάκτες. Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) είναι ανθεκτικό στο φωσφορικό οξύ αλλά η μέγιστη θερμοκρασία του είναι 110C, επομένως δεν είναι κατάλληλο για αυτήν την εφαρμογή σε υψηλή θερμοκρασία. Ωστόσο, οι εναλλάκτες PFA μπορούν να λειτουργούν συνεχώς σε υψηλότερο όριο θερμοκρασίας ~ 260 μοιρών και επομένως είναι κατάλληλοι για το χειρισμό του θερμού φωσφορικού οξέος χωρίς αλλοίωση.

Χάραξη υδροφθορικού οξέος για απογύμνωση οξειδίου
Η χάραξη HF πραγματοποιείται γενικά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος ή σε κάπως αυξημένες θερμοκρασίες. Το PTFE και το PFA είναι εξίσου κατάλληλα για τη διαχείριση της καρδιακής ανεπάρκειας. Το PTFE χρησιμοποιείται πιο συχνά επειδή είναι λιγότερο ακριβό και παρέχει αρκετή αντίσταση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Το κύριο πρόβλημα με τη χάραξη HF δεν είναι η θερμοκρασία αλλά η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην επιθετικότητα του HF. Τόσο το PTFE όσο και το PFA είναι αρκετά ανθεκτικά στο HF, πράγμα που σημαίνει ότι ο εναλλάκτης θερμότητας δεν θα καταστραφεί και δεν θα μολύνει τη διαδικασία χάραξης.

Το πλεονέκτημα του φθοροπολυμερούς
Το PTFE και το PFA είναι επίσης εξαιρετικά τόσο για το φωσφορικό οξύ όσο και για το υδροφθορικό οξύ, και επομένως είναι απαραίτητα για τις διαδικασίες χάραξης ημιαγωγών. Η χρήση αυτών των υλικών σε εναλλάκτες θερμότητας φθοροπολυμερούς για τη χάραξη νιτριδίου του πυριτίου και οξειδίων παρέχει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα:

Αντοχή στη διάβρωση: Το PFA και το PTFE είναι πλήρως ανθεκτικά στις διαβρωτικές επιδράσεις του θερμού φωσφορικού οξέος και του HF. Οι εναλλάκτες μετάλλων θα διαβρωθούν γρήγορα, προκαλώντας μόλυνση της διεργασίας και πιθανά ελαττώματα του πλακιδίου.

Μόλυνση-Ελεύθερη λειτουργία: Τα φθοροπολυμερή είναι αδρανή και δεν εκπέμπουν ιόντα στο διάλυμα και επομένως κάνουν τη διαδικασία χάραξης καθαρή και σταθερή. Η ίχνη μόλυνσης από μέταλλα μπορεί να προκαλέσει σοβαρά ελαττώματα, καθιστώντας τους εναλλάκτες θερμότητας φθοροπολυμερούς άριστους για τη χάραξη νιτριδίου και οξειδίου του πυριτίου.

Σταθερός έλεγχος θερμοκρασίας Οι εναλλάκτες θερμότητας φθοροπολυμερούς διατηρούν σταθερότητα θερμοκρασίας για σταθερούς ρυθμούς χάραξης. Αυτός ο έλεγχος θερμοκρασίας είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση ομοιογενούς χάραξης σε όλη τη γκοφρέτα και για τη διατήρηση της ακρίβειας της διαδικασίας.

Επιλογή Υλικού για Τυπικές Χαρακτήρες Ημιαγωγών
Συνιστώμενο εύρος θερμοκρασίας Etchant Υλικό εναλλάκτη θερμότητας
Φωσφορικό Οξύ (85%) 150-180 βαθμοί PFA
Υδροφθορικό οξύ (HF) Θερμοκρασία δωματίου PTFE, PFA
Νιτρικό οξύ (HNO3) Θερμ. PTFE, PFA
Σύναψη
Η δωρεάν και ακριβής υγρή χάραξη με μόλυνση{0}}είναι κρίσιμη για την κατασκευή ημιαγωγών και οι εναλλάκτες θερμότητας φθοριοπολυμερών, ιδιαίτερα τα PTFE και PFA, είναι το κλειδί για αυτήν τη διαδικασία. Είναι πιο ανθεκτικά στο ζεστό φωσφορικό οξύ και το υδροφθορικό οξύ, επιτρέποντας σταθερές θερμοκρασίες διεργασίας και χωρίς μόλυνση μετάλλων. Τα υλικά του εναλλάκτη θερμότητας στα εργοστάσια ημιαγωγών επιλέγονται με βάση τη χημική επιθετικότητα των χαρακτικών και τις απαιτήσεις καθαρότητας των διεργασιών. Οι εναλλάκτες φθοροπολυμερούς είναι το προτιμώμενο υλικό για χάραξη νιτριδίων και οξειδίων.