Hoe ondersteunen fluorpolymeerwisselaars het nat etsen van siliciumnitride en -oxide in Fabs?

In halfgeleiderfabrieken worden twee klassieke chemicaliën gebruikt voor nat etsen: heet fosforzuur om siliciumnitride af te pellen, en fluorwaterstofzuur om siliciumoxide te etsen. Beide zijn zeer agressief en vereisen een warmtewisselaarmateriaal dat niet corrodeert of vervuilt.

Natte etstechnieken
Nat etsen is een proces dat wordt gebruikt om selectief materialen van een waferoppervlak te verwijderen bij de fabricage van halfgeleiders. Twee veelgebruikte etsmiddelen die worden gebruikt in natte wafelbanken zijn fosforzuur (H3PO4) voor het etsen van siliciumnitride en fluorwaterstofzuur (HF) voor het etsen van siliciumoxide. Beide zuren zijn zeer agressief en vereisen warmtewisselaars die bestand zijn tegen hun corrosieve effecten.

Nitrideverwijdering via fosforzuuretsen
Si3N4-etsen. Fosforzuur wordt over het algemeen gebruikt in een concentratie van 85% en verwarmd tot 150-180 graden. De hoge temperatuur en het agressieve karakter van het zuur leiden vaak tot de specificatie van PFA (perfluoralkoxy)-uitwisselaars. Polytetrafluorethyleen (PTFE) is bestand tegen fosforzuur, maar de maximale temperatuurbestendigheid bedraagt ​​110°C en is daarom niet geschikt voor deze toepassing bij hoge temperaturen. PFA-wisselaars kunnen echter continu worden gebruikt bij een hogere temperatuurlimiet van ~ 260 graden en zijn daarom geschikt voor het verwerken van heet fosforzuur zonder verslechtering.

Fluorwaterstofzuuretsen voor het strippen van oxiden
HF-etsen wordt doorgaans uitgevoerd bij omgevingstemperatuur of bij enigszins verhoogde temperaturen. PTFE en PFA zijn even goed geschikt voor het beheer van HF. PTFE wordt vaker gebruikt omdat het goedkoper is en voldoende weerstand biedt bij lagere temperaturen. Het grootste probleem bij HF-etsen is niet de temperatuur, maar het vermogen van het materiaal om de agressiviteit van HF te weerstaan. Zowel PTFE als PFA zijn zeer goed bestand tegen HF, wat betekent dat de warmtewisselaar niet beschadigd raakt en het etsproces niet vervuilt.

Het fluorpolymeervoordeel
PTFE en PFA zijn ook uitstekend geschikt voor zowel fosforzuur als fluorwaterstofzuur en zijn dus onmisbaar voor halfgeleideretsprocedures. Het gebruik van deze materialen in fluorpolymeerwarmtewisselaars voor het etsen van siliciumnitride en oxiden biedt veel grote voordelen:

Corrosiebestendigheid: PFA en PTFE zijn volledig bestand tegen de corrosieve effecten van heet fosforzuur en HF. Metaalwisselaars zouden snel corroderen, wat procesvervuiling en mogelijke wafelfouten veroorzaakt.

Verontreiniging-Gratis werking: fluorpolymeren zijn inert en zenden geen ionen uit naar de oplossing, waardoor het etsproces schoon en stabiel is. Sporenverontreiniging door metalen kan ernstige gebreken veroorzaken, waardoor fluorpolymeerwarmtewisselaars uitstekend geschikt zijn voor het etsen van siliciumnitride en oxide.

Stabiele temperatuurregeling Fluorpolymeer-warmtewisselaars handhaven temperatuurstabiliteit voor consistente etssnelheden. Deze temperatuurregeling is cruciaal om homogeen etsen over de wafer te garanderen en de procesnauwkeurigheid te behouden.

Selectie van materiaal voor typische halfgeleideretsmiddelen
Temperatuurbereik etsmiddel Aanbevolen materiaal voor warmtewisselaar
Fosforzuur (85%) 150-180 graden PFA
Fluorwaterstofzuur (HF) PTFE, PFA op kamertemperatuur
Salpeterzuur (HNO3) Kamertemp. PTFE, PFA
Conclusie
Contaminatie-vrij en nauwkeurig nat etsen is van cruciaal belang bij de fabricage van halfgeleiders, en fluorpolymeer-warmtewisselaars, met name PTFE en PFA, zijn van cruciaal belang voor dit proces. Ze zijn beter bestand tegen heet fosforzuur en fluorwaterstofzuur, waardoor constante procestemperaturen en geen metaalverontreiniging mogelijk zijn. De warmtewisselaarmaterialen in halfgeleiderfabrieken worden geselecteerd op basis van de chemische agressiviteit van de etsmiddelen en de zuiverheidseisen van de processen. De fluorpolymeerwisselaars zijn het voorkeursmateriaal voor nitride- en oxide-etsen.