Dolgo časa je aluminij služil kot glavna povezovalna kovina za integrirana vezja. Čeprav ga je kasneje nadomestil baker, se aluminij še vedno pogosto uporablja v proizvodnji polprevodnikov. Jedkanje aluminija je nepogrešljiv del procesa izdelave aluminija. Vendar pa je v mnogih primerih aluminij po suhem jedkanju nagnjen k koroziji. Kako izgleda pojav korozije? Kaj povzroča to? Kaj je rešitev?
Kje je treba uporabiti jedkanje aluminija?
Preveč je mest, kjer je potrebna kovina iz aluminija. V pomnilniških izdelkih, kot sta DRAM in flash, se aluminijasto ožičenje še vedno pogosto uporablja zaradi nizkih stroškov in enostavne obdelave. Te pomnilniške naprave običajno nimajo strogih zahtev glede odpornosti in elektromigracije, kot jih imajo visoko zmogljivi logični čipi. Elektrode večine izdelkov s čipi so običajno izdelane iz aluminija, ki se pogosto uporablja v embalaži, LED, mikrofluidnih čipih, radiofrekvenčnih čipih itd.
slika
Mehanizem za jedkanje kovine iz aluminija
Običajno uporabljeni plini so Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2 itd.
Cl2: Kot glavni plin za jedkanje Cl2 reagira z aluminijem, da ustvari hlapni AlCl3, s čimer se doseže jedkanje. Enačba je:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: Kot pomožno sredstvo k plinu za jedkanje pomaga odstraniti plast naravnega oksida na površini aluminija, hkrati pa zagotavlja ionsko bombardiranje za izboljšanje anizotropije jedkanja:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3}BOCl
slika
HBr:
1. Dodatek HBr pomaga izboljšati anizotropijo postopka jedkanja.
2. Hlapna pasivna plast aluminijevega bromida (AlBrx) se lahko oblikuje na jedkani stranski steni aluminija. Ta pasivna plast pomaga zaščititi stranske stene in zmanjša nepotrebno bočno jedkanje.
3. Če se uporablja v kombinaciji s Cl2 in BCl3, lahko HBr izboljša selektivnost aluminija za fotorezist, vgraviran v isto votlino.
Ar: ioni Ar+ kot žlahtni plin zagotavljajo fizično bombardiranje in pomagajo doseči čistejše profile jedkanja.
N2: pasivni sloj
slika
Zakaj pride do korozije
AlCl3, hlapni produkt, ki nastane z jedkanjem aluminija, se izvleče iz komore. Vendar se ekstrahira le majhen del AlCl3, več AlCl3 pa se ujame v fotorezist ali na površino kovine Al. Če je rezina pozneje izpostavljena vlagi v čisti sobi, lahko AlCl₃ tvori klorovodikovo kislino, kar povzroči korozijo aluminija. Ta vrsta korozije se ne pojavi vedno takoj. Na splošno se očitni pojavi korozije pojavijo dva ali tri dni po jedkanju. Enačba Al korozije je:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Katere ukrepe je mogoče sprejeti za rešitev problema korozije?
slika
1. Po suhem jedkanju aluminija takoj prepustite plin O2+CHF3, da popolnoma odstranite fotorezist. CHF3 ustvarja fluorove radikale v plazmi in ti radikali lahko reagirajo z AlCl3, da ustvarijo AlF3. Ker je AlF3 zelo stabilen pri sobni temperaturi in ga ni zlahka hidrolizirati, ne bo povzročil korozije na površini aluminija.
2. Po suhem jedkanju aluminija temeljito očistite z deionizirano vodo ali ustreznim topilom, da zagotovite, da je ves preostali AlCl3 odstranjen.
3. Da bi se izognili izpostavljanju rezin okolju z visoko vlažnostjo med postopkoma jedkanja in odstranjevanja fotorezista, lahko za shranjevanje rezin uporabite zaprto škatlo za rezine.