Kako fluoropolimerni izmenjevalci podpirajo mokro jedkanje silicijevega nitrida in oksida v tovarnah?

V tovarnah polprevodnikov se za mokro jedkanje uporabljata dve klasični kemiji: vroča fosforjeva kislina za luščenje silicijevega nitrida in fluorovodikova kislina za jedkanje silicijevega oksida. Oba sta zelo agresivna in zahtevata material toplotnega izmenjevalnika, ki ne korodira ali onesnažuje.

Tehnike mokrega jedkanja
Mokro jedkanje je postopek, ki se uporablja za selektivno odstranjevanje materialov s površine rezin pri izdelavi polprevodnikov. Dve pogosti jedkalnici, ki se uporabljata v mokrih mizah za proizvodnjo rezin, sta fosforna kislina (H3PO4) za jedkanje silicijevega nitrida in fluorovodikova kislina (HF) za jedkanje silicijevega oksida. Obe kislini sta zelo agresivni in zahtevata toplotne izmenjevalce, ki so odporni na njun korozivni učinek.

Odstranjevanje nitrida z jedkanjem s fosforno kislino
Jedkanje Si3N4. Fosforjeva kislina se običajno uporablja v koncentraciji 85% in segreta na 150-180 stopinj. Visoka temperatura in agresiven značaj kisline pogosto vodita k specifikaciji PFA (perfluoroalkoksi) izmenjevalcev. Politetrafluoroetilen (PTFE) je odporen na fosforno kislino, vendar je njegova najvišja temperaturna ocena 110C, zato ni primeren za uporabo pri tej visoki temperaturi. Vendar lahko izmenjevalniki PFA neprekinjeno delujejo pri višji temperaturni meji ~ 260 stopinj in so zato primerni za ravnanje z vročo fosforno kislino brez poslabšanja.

Jedkanje s fluorovodikovo kislino za odstranjevanje oksida
HF jedkanje se običajno izvaja pri sobni temperaturi ali pri nekoliko višjih temperaturah. PTFE in PFA sta enako primerna za obvladovanje HF. PTFE se uporablja pogosteje, ker je cenejši in zagotavlja dovolj odpornosti pri nižjih temperaturah. Glavna težava pri HF jedkanju ni temperatura, temveč sposobnost materiala, da se upre agresivnosti HF. Tako PTFE kot PFA sta precej odporna na HF, kar pomeni, da izmenjevalnik toplote ne bo poškodovan in ne bo onesnažil postopka jedkanja.

Prednost fluoropolimera
PTFE in PFA sta odlična tudi za fosforno kislino in fluorovodikovo kislino, zato sta nepogrešljiva za postopke jedkanja polprevodnikov. Uporaba teh materialov v fluoropolimernih toplotnih izmenjevalnikih za jedkanje silicijevega nitrida in oksidov zagotavlja številne velike prednosti:

Odpornost proti koroziji: PFA in PTFE sta popolnoma odporna na korozivne učinke vroče fosforne kisline in HF. Kovinski izmenjevalniki bi hitro zarjaveli, kar bi povzročilo kontaminacijo procesa in morebitne napake na rezinah.

Delovanje brez kontaminacije-: fluoropolimeri so inertni in ne oddajajo ionov v raztopino, zato je postopek jedkanja čist in stabilen. Sledi kontaminacije s kovinami lahko povzročijo resne napake, zaradi česar so fluoropolimerni izmenjevalniki toplote odlični za jedkanje silicijevega nitrida in oksida.

Stabilen nadzor temperature Fluoropolimerni izmenjevalniki toplote ohranjajo temperaturno stabilnost za dosledne stopnje jedkanja. Ta nadzor temperature je ključnega pomena za zagotovitev homogenega jedkanja po rezini in za vzdrževanje natančnosti postopka.

Izbira materiala za tipična sredstva za jedkanje polprevodnikov
Temperaturno območje jedkanja Priporočeni material toplotnega izmenjevalnika
Fosforjeva kislina (85%) 150-180 stopinj PFA
Fluorovodikova kislina (HF) sobna temperatura PTFE, PFA
Dušikova kislina (HNO3) Sobna temp. PTFE, PFA
Zaključek
Natančno mokro jedkanje brez- kontaminacije je ključnega pomena pri izdelavi polprevodnikov, fluoropolimerni izmenjevalniki toplote, zlasti PTFE in PFA, pa so ključni za ta proces. So bolj odporni na vročo fosforno kislino in fluorovodikovo kislino, kar omogoča stalne procesne temperature in brez kovinske kontaminacije. Materiali toplotnih izmenjevalcev v polprevodniških tovarnah so izbrani na podlagi kemične agresivnosti jedkal in zahtev glede čistosti postopkov. Fluoropolimerni izmenjevalci so prednostni material za jedkanje nitridov in oksidov.