Các chất trao đổi Fluoropolymer hỗ trợ quá trình ăn mòn ướt Silicon Nitride và Oxit trong Fab như thế nào?

Trong các nhà máy sản xuất chất bán dẫn, hai chất hóa học cổ điển được sử dụng để khắc ướt: axit photphoric nóng để bóc tách silicon nitrit và axit hydrofluoric để ăn mòn oxit silic. Cả hai đều rất hung hãn, đòi hỏi vật liệu trao đổi nhiệt không bị ăn mòn hoặc gây ô nhiễm.

Kỹ thuật khắc ướt
Khắc ướt là một quá trình được sử dụng để loại bỏ có chọn lọc các vật liệu khỏi bề mặt tấm bán dẫn trong chế tạo chất bán dẫn. Hai chất ăn mòn phổ biến được sử dụng trong các bàn ướt chế tạo bánh bán dẫn là axit photphoric (H3PO4) để ăn mòn silicon nitrit và axit hydrofluoric (HF) để ăn mòn oxit silic. Cả hai axit đều rất mạnh và cần các bộ trao đổi nhiệt có thể chống lại tác động ăn mòn của chúng.

Loại bỏ Nitride thông qua khắc axit photphoric
khắc Si3N4. Axit photphoric thường được sử dụng ở nồng độ 85% và đun nóng đến 150-180 độ. Nhiệt độ cao và tính chất mạnh của axit thường dẫn đến yêu cầu kỹ thuật của bộ trao đổi PFA (perfluoroalkoxy). Polytetrafluoroethylene (PTFE) có khả năng kháng axit photphoric nhưng mức nhiệt độ tối đa của nó là 110C do đó nó không phù hợp cho ứng dụng nhiệt độ cao này. Tuy nhiên, bộ trao đổi PFA có thể được vận hành liên tục ở giới hạn nhiệt độ cao hơn ~ 260 độ và do đó phù hợp để xử lý axit photphoric nóng mà không bị hư hỏng.

Khắc axit hydrofluoric để tước oxit
Quá trình khắc HF thường được thực hiện ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc ở nhiệt độ tăng lên một chút. PTFE và PFA đều phù hợp như nhau để quản lý HF. PTFE được sử dụng thường xuyên hơn vì nó rẻ hơn và cung cấp đủ điện trở ở nhiệt độ thấp hơn. Vấn đề chính với việc khắc HF không phải là nhiệt độ mà là khả năng vật liệu chống lại sự xâm thực của HF. Cả PTFE và PFA đều có khả năng chống lại HF khá cao, điều đó có nghĩa là bộ trao đổi nhiệt sẽ không bị hỏng và không làm ô nhiễm quá trình ăn mòn.

Lợi ích Fluoropolymer
PTFE và PFA cũng rất tốt cho cả axit photphoric và axit flohydric, và do đó không thể thiếu trong quy trình khắc chất bán dẫn. Việc sử dụng các vật liệu này trong các bộ trao đổi nhiệt fluoropolymer để ăn mòn silicon nitride và oxit mang lại nhiều lợi ích chính:

Chống ăn mòn: PFA và PTFE hoàn toàn chống lại tác động ăn mòn của axit photphoric nóng và HF. Bộ trao đổi kim loại sẽ bị ăn mòn nhanh chóng, gây ra ô nhiễm trong quá trình xử lý và có thể xảy ra các sai sót trong tấm bán dẫn.

Ô nhiễm-Vận hành miễn phí: Fluoropolyme trơ và không phát ra ion vào dung dịch, do đó làm cho quá trình ăn mòn trở nên sạch sẽ và ổn định. Sự ô nhiễm dấu vết từ kim loại có thể gây ra sai sót nghiêm trọng, làm cho bộ trao đổi nhiệt fluoropolymer trở nên lý tưởng để khắc silicon nitride và oxit.

Kiểm soát nhiệt độ ổn định Bộ trao đổi nhiệt Fluoropolymer duy trì sự ổn định nhiệt độ để có tốc độ ăn mòn ổn định. Việc kiểm soát nhiệt độ này rất quan trọng để đảm bảo quá trình ăn mòn đồng nhất trên tấm bán dẫn và duy trì độ chính xác của quy trình.

Lựa chọn vật liệu cho chất ăn mòn bán dẫn điển hình
Phạm vi nhiệt độ Etchant Vật liệu trao đổi nhiệt được đề xuất
Axit photphoric (85%) 150-180 độ PFA
Axit Flohydric (HF) Nhiệt độ phòng PTFE, PFA
Axit Nitric (HNO3) Nhiệt độ phòng. PTFE, PFA
Phần kết luận
Quá trình khắc ướt chính xác và không nhiễm bẩn-là rất quan trọng trong chế tạo chất bán dẫn và các bộ trao đổi nhiệt fluoropolymer, đặc biệt là PTFE và PFA, là chìa khóa cho quy trình này. Chúng có khả năng kháng axit photphoric nóng và axit flohydric cao hơn, cho phép nhiệt độ xử lý ổn định và không bị nhiễm bẩn kim loại. Vật liệu trao đổi nhiệt trong nhà máy bán dẫn được lựa chọn dựa trên tính ăn mòn hóa học của chất ăn mòn và yêu cầu về độ tinh khiết của quy trình. Các chất trao đổi fluoropolymer là vật liệu được ưu tiên cho quá trình ăn mòn nitrit và oxit.