במשך זמן רב, האלומיניום שימש כמתכת החיבור העיקרית למעגלים משולבים. למרות שהוא הוחלף מאוחר יותר בנחושת, אלומיניום עדיין נמצא בשימוש נרחב בייצור מוליכים למחצה. תחריט אלומיניום הוא חלק הכרחי בתהליך ייצור האלומיניום. עם זאת, במקרים רבים, אלומיניום נוטה לקורוזיה לאחר תחריט יבש. איך נראית תופעת הקורוזיה? מה גורם לזה? מה הפתרון?
היכן צריך להשתמש בתחריט אלומיניום?
יש יותר מדי מקומות שבהם יש צורך במתכת אלומיניום. במוצרי זיכרון כגון DRAM ופלאש, חיווט אלומיניום עדיין נמצא בשימוש נרחב בשל עלותו הנמוכה והעיבוד הקל. למכשירי זיכרון אלה אין בדרך כלל את דרישות ההתנגדות וההגירה המחמירות של שבבי לוגיקה בעלי ביצועים גבוהים. האלקטרודות של רוב מוצרי השבבים עשויות בדרך כלל מאלומיניום, שנמצא בשימוש נרחב באריזה, LED, שבבים מיקרופלואידיים, שבבי תדר רדיו וכו'.
תְמוּנָה
מנגנון תחריט של מתכת אלומיניום
הגזים הנפוצים הם Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2 וכו'.
Cl2: כגז התחריט העיקרי, Cl2 מגיב עם אלומיניום כדי ליצור AlCl3 נדיף, ובכך משיג תחריט. המשוואה היא:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: כעזר לגז התחריט, הוא עוזר להסיר את שכבת התחמוצת הטבעית על משטח האלומיניום, תוך מתן הפצצת יונים כדי לשפר את האניזוטרופיה של התחריט:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
תְמוּנָה
HBr:
1. הוספה של HBr מסייעת לשפר את האניזוטרופיה של תהליך התחריט.
2. ניתן ליצור שכבת פסיבציה של אלומיניום ברומיד (AlBrx) נדיפה על הדופן החרוטה של האלומיניום. שכבת פסיבציה זו מסייעת בהגנה על הדפנות ומפחיתה תחריט צדדי מיותר.
3. בשימוש בשילוב עם Cl2 ו-BCl3, HBr יכול לשפר את הסלקטיביות של אלומיניום לפוטו-רזיסט שנחרט באותו חלל.
Ar: כגז אצילי, יוני Ar+ מספקים הפצצה פיזית, ועוזרים להשיג פרופילי תחריט נקיים יותר.
N2: שכבת פסיבציה
תְמוּנָה
מדוע מתרחשת קורוזיה
AlCl3, מוצר נדיף המיוצר על ידי תחריט אלומיניום, נמשך החוצה מהתא. עם זאת, רק חלק קטן מה-AlCl3 מופק, ויותר AlCl3 נלכד ב-photoresist או על פני המתכת Al. אם הרסק נחשף לאחר מכן ללחות בחדר נקי, ה-AlCl₃ יכול ליצור חומצה הידרוכלורית, ולגרום לקורוזיה מאלומיניום. סוג זה של קורוזיה לא תמיד מתרחש מיד. בדרך כלל, תופעות קורוזיה ברורות יופיעו יומיים או שלושה לאחר התחריט. המשוואה של קורוזיה אל היא:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
אילו אמצעים ניתן לנקוט כדי לפתור את בעיית הקורוזיה?
תְמוּנָה
1. לאחר תחריט יבש של אלומיניום, הכנס מיד גז O2+CHF3 כדי להסיר לחלוטין את הפוטורסיסט. CHF3 מייצר רדיקלי פלואור בפלזמה, ורדיקלים אלה יכולים להגיב עם AlCl3 כדי ליצור AlF3. מכיוון ש-AlF3 יציב מאוד בטמפרטורת החדר ואינו עובר הידרוליזה בקלות, הוא לא יגרום לקורוזיה על משטח האלומיניום.
2. לאחר תחריט יבש של אלומיניום, נקה ביסודיות באמצעות מים מפושטים או ממס מתאים כדי להבטיח שכל שאריות AlCl3 יוסרו.
3. כדי להימנע מחשיפת הוופל לסביבת לחות גבוהה בין תהליכי תחריט והפשטת פוטו-רזיסט, ניתן להשתמש בקופסת רקיק אטומה לאחסון הוופר.