Under lång tid fungerade aluminium som den huvudsakliga sammankopplingsmetallen för integrerade kretsar. Även om det senare ersattes av koppar, används aluminium fortfarande i stor utsträckning i halvledartillverkning. Aluminiumetsning är en oumbärlig del av aluminiumtillverkningsprocessen. Men i många fall är aluminium utsatt för korrosion efter torretsning. Hur ser korrosionsfenomenet ut? Vad orsakar detta? Vad är lösningen?
Var behöver aluminiumetsning användas?
Det finns för många ställen där aluminiummetall behövs. I minnesprodukter som DRAM och flash används aluminiumledningar fortfarande i stor utsträckning på grund av dess låga kostnad och enkla bearbetning. Dessa minnesenheter har vanligtvis inte de stränga krav på motstånd och elektromigrering som högpresterande logikchips har. Elektroderna i de flesta chipprodukter är vanligtvis gjorda av aluminium, som används ofta i förpackningar, LED, mikrofluidchips, radiofrekvenschips, etc.
bild
Etsningsmekanism av aluminiummetall
Vanliga gaser är Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2, etc.
Cl2: Som den huvudsakliga etsningsgasen reagerar Cl2 med aluminium för att generera flyktig AlCl3, och uppnår därigenom etsning. Ekvationen är:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: Som ett hjälpmedel till etsgasen hjälper den till att ta bort det naturliga oxidskiktet på aluminiumytan, samtidigt som det ger jonbombardement för att förbättra etsningens anisotropi:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
bild
HBr:
1. Tillsatsen av HBr hjälper till att förbättra etsningsprocessens anisotropi.
2. Ett passiveringsskikt av flyktigt aluminiumbromid (AlBrx) kan bildas på den etsade sidoväggen av aluminium. Detta passiveringsskikt hjälper till att skydda sidoväggarna och minskar onödig lateral etsning.
3. När den används i kombination med Cl2 och BCl3 kan HBr förbättra selektiviteten hos aluminium till fotoresist etsat i samma kavitet.
Ar: Som en ädelgas ger Ar+ joner fysiskt bombardement, vilket hjälper till att uppnå renare etsningsprofiler.
N2: passiveringsskikt
bild
Varför korrosion uppstår
AlCl3, en flyktig produkt som framställs genom etsning av aluminium, dras ut ur kammaren. Men bara en liten del av AlCl3 extraheras, och mer AlCl3 fångas i fotoresisten eller på ytan av metallen Al. Om skivan därefter utsätts för fukt i renrum, kan AlCl3 bilda saltsyra, vilket orsakar aluminiumkorrosion. Denna typ av korrosion inträffar inte alltid omedelbart. I allmänhet kommer uppenbara korrosionsfenomen att uppträda två eller tre dagar efter etsning. Ekvationen för Al korrosion är:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Vilka åtgärder kan vidtas för att lösa korrosionsproblemet?
bild
1. Efter torretsning av aluminium, släpp omedelbart in O2+CHF3-gas för att helt avlägsna fotoresisten. CHF3 genererar fluorradikaler i plasman, och dessa radikaler kan reagera med AlCl3 för att generera AlF3. Eftersom AlF3 är mycket stabil vid rumstemperatur och inte lätt hydrolyseras kommer det inte att orsaka korrosion på aluminiumytan.
2. Efter torretsning av aluminium, rengör noggrant med avjoniserat vatten eller ett lämpligt lösningsmedel för att säkerställa att all kvarvarande AlCl3 avlägsnas.
3. För att undvika att utsätta wafern för en miljö med hög luftfuktighet mellan etsnings- och fotoresiststrippningsprocesser, kan en förseglad waferbox användas för att lagra wafern.