Pentru o lungă perioadă de timp, aluminiul a servit ca principal metal de interconectare pentru circuitele integrate. Deși a fost înlocuit ulterior cu cupru, aluminiul este încă utilizat pe scară largă în fabricarea semiconductoarelor. Gravarea aluminiului este o parte indispensabilă a procesului de fabricație a aluminiului. Cu toate acestea, în multe cazuri, aluminiul este predispus la coroziune după gravarea uscată. Cum arată fenomenul de coroziune? Ce cauzează asta? Care este solutia?
Unde trebuie folosită gravarea aluminiului?
Sunt prea multe locuri în care este nevoie de metal aluminiu. În produsele de memorie, cum ar fi DRAM și flash, cablurile din aluminiu sunt încă utilizate pe scară largă datorită costului scăzut și procesării ușoare. Aceste dispozitive de memorie nu au, de obicei, cerințele stricte de rezistență și electromigrare pe care le fac cipurile logice de înaltă performanță. Electrozii majorității produselor cu cip sunt de obicei fabricați din aluminiu, care este utilizat pe scară largă în ambalaje, LED-uri, cipuri microfluidice, cipuri de radiofrecvență etc.
imagine
Mecanism de gravare a metalului aluminiu
Gazele utilizate în mod obișnuit sunt Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2 etc.
Cl2: Ca principal gaz de gravare, Cl2 reacționează cu aluminiul pentru a genera AlCl3 volatil, realizând astfel gravarea. Ecuația este:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: Ca auxiliar al gazului de gravare, ajută la îndepărtarea stratului de oxid natural de pe suprafața aluminiului, oferind în același timp un bombardament ionic pentru a îmbunătăți anizotropia gravării:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
imagine
HBr:
1. Adăugarea de HBr ajută la îmbunătățirea anizotropiei procesului de gravare.
2. Pe peretele lateral gravat al aluminiului se poate forma un strat de pasivare cu bromură de aluminiu volatilă (AlBrx). Acest strat de pasivare ajută la protejarea pereților laterali și reduce gravarea laterală inutilă.
3. Când este utilizat în combinație cu Cl2 și BCl3, HBr poate îmbunătăți selectivitatea aluminiului la fotorezist gravat în aceeași cavitate.
Ar: Ca gaz nobil, ionii Ar+ asigură un bombardament fizic, ajutând la obținerea unor profile de gravare mai curate.
N2: strat de pasivare
imagine
De ce apare coroziunea
AlCl3, un produs volatil produs prin gravarea aluminiului, este extras din cameră. Cu toate acestea, doar o mică parte din AlCl3 este extrasă și mai mult AlCl3 este prins în fotorezist sau pe suprafața metalului Al. Dacă placheta este expusă ulterior la umiditatea camerei curate, AlCl₃ poate forma acid clorhidric, provocând coroziunea aluminiului. Acest tip de coroziune nu apare întotdeauna imediat. În general, fenomene evidente de coroziune vor apărea la două sau trei zile după gravare. Ecuația coroziunii Al este:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Ce măsuri pot fi luate pentru a rezolva problema coroziunii?
imagine
1. După gravarea uscată a aluminiului, introduceți imediat O2+CHF3 gaz pentru a îndepărta complet fotorezistul. CHF3 generează radicali de fluor în plasmă, iar acești radicali pot reacționa cu AlCl3 pentru a genera AlF3. Deoarece AlF3 este foarte stabil la temperatura camerei și nu este ușor hidrolizat, nu va provoca coroziune pe suprafața aluminiului.
2. După gravarea uscată a aluminiului, curățați bine folosind apă deionizată sau un solvent adecvat pentru a vă asigura că toate AlCl3 reziduale sunt îndepărtate.
3. Pentru a evita expunerea plachetei la un mediu cu umiditate ridicată între procesele de gravare și de decapare a fotorezistului, se poate folosi o cutie de napolitană sigilată pentru a stoca napolitana.