Durant molt de temps, l'alumini va servir com a principal metall d'interconnexió per als circuits integrats. Tot i que després va ser substituït pel coure, l'alumini encara s'utilitza àmpliament en la fabricació de semiconductors. El gravat d'alumini és una part indispensable del procés de fabricació d'alumini. Tanmateix, en molts casos, l'alumini és propens a la corrosió després del gravat en sec. Com és el fenomen de la corrosió? Què causa això? Quina és la solució?
On s'ha d'utilitzar el gravat d'alumini?
Hi ha massa llocs on es necessita metall d'alumini. En productes de memòria com ara DRAM i flash, el cablejat d'alumini encara s'utilitza àmpliament a causa del seu baix cost i fàcil processament. Aquests dispositius de memòria normalment no tenen els estrictes requisits de resistència i electromigració que tenen els xips lògics d'alt rendiment. Els elèctrodes de la majoria de productes de xips solen estar fets d'alumini, que s'utilitza àmpliament en envasos, LED, xips microfluídics, xips de radiofreqüència, etc.
imatge
Mecanisme de gravat de metall d'alumini
Els gasos més utilitzats són Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2, etc.
Cl2: com a principal gas de gravat, el Cl2 reacciona amb l'alumini per generar AlCl3 volàtil, aconseguint així un gravat. L'equació és:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: Com a auxiliar del gas de gravat, ajuda a eliminar la capa d'òxid natural de la superfície d'alumini, alhora que proporciona un bombardeig iònic per millorar l'anisotropia del gravat:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
imatge
HBr:
1. L'addició de HBr ajuda a millorar l'anisotropia del procés de gravat.
2. Es pot formar una capa de passivació de bromur d'alumini volàtil (AlBrx) a la paret lateral gravada d'alumini. Aquesta capa de passivació ajuda a protegir les parets laterals i redueix el gravat lateral innecessari.
3. Quan s'utilitza en combinació amb Cl2 i BCl3, l'HBr pot millorar la selectivitat de l'alumini a la fotoresist gravat a la mateixa cavitat.
Ar: com a gas noble, els ions Ar+ proporcionen un bombardeig físic, ajudant a aconseguir perfils de gravat més nets.
N2: capa de passivació
imatge
Per què es produeix la corrosió
AlCl3, un producte volàtil produït per gravat d'alumini, s'extreu de la cambra. Tanmateix, només s'extreu una petita part de l'AlCl3, i més AlCl3 queda atrapat a la fotoresist o a la superfície del metall Al. Si l'hòstia s'exposa posteriorment a la humitat de la sala neta, l'AlCl₃ pot formar àcid clorhídric, provocant la corrosió de l'alumini. Aquest tipus de corrosió no sempre es produeix immediatament. En general, els fenòmens de corrosió evidents apareixeran dos o tres dies després del gravat. L'equació de la corrosió de Al és:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Quines mesures es poden prendre per resoldre el problema de la corrosió?
imatge
1. Després de gravar l'alumini en sec, introduïu immediatament el gas O2+CHF3 per eliminar completament el fotoresistent. CHF3 genera radicals de fluor al plasma, i aquests radicals poden reaccionar amb AlCl3 per generar AlF3. Com que l'AlF3 és molt estable a temperatura ambient i no s'hidrolitza fàcilment, no causarà corrosió a la superfície d'alumini.
2. Després de gravar en sec l'alumini, netegeu-ho bé amb aigua desionitzada o un dissolvent adequat per assegurar-vos que s'elimina tot l'AlCl3 residual.
3. Per evitar exposar l'hòstia a un entorn d'alta humitat entre els processos de gravat i d'extracció de fotoresistència, es pot utilitzar una caixa d'hòsties segellada per emmagatzemar l'hòstia.