In che modo gli scambiatori di fluoropolimeri supportano l'attacco a umido del nitruro e dell'ossido di silicio nei Fab?

Nelle fabbriche di semiconduttori, per l'attacco a umido vengono utilizzati due prodotti chimici classici: l'acido fosforico caldo per sbucciare il nitruro di silicio e l'acido fluoridrico per attaccare l'ossido di silicio. Entrambi sono molto aggressivi e richiedono un materiale per lo scambiatore di calore che non si corroda né inquini.

Tecniche di incisione a umido
L'incisione a umido è un processo utilizzato per rimuovere selettivamente i materiali dalla superficie di un wafer nella fabbricazione di semiconduttori. Due agenti di attacco comuni utilizzati nei banchi umidi per la fabbricazione di wafer sono l'acido fosforico (H3PO4) per l'attacco del nitruro di silicio e l'acido fluoridrico (HF) per l'attacco dell'ossido di silicio. Entrambi gli acidi sono molto aggressivi e richiedono scambiatori di calore in grado di resistere ai loro effetti corrosivi.

Rimozione del nitruro tramite attacco con acido fosforico
Acquaforte Si3N4. L'acido fosforico viene generalmente utilizzato in una concentrazione dell'85% e riscaldato a 150-180 gradi. L'alta temperatura e il carattere aggressivo dell'acido portano spesso alla specifica di scambiatori PFA (perfluoroalcossi). Il politetrafluoroetilene (PTFE) è resistente all'acido fosforico ma la sua temperatura massima è di 110°C, quindi non è adatto per questa applicazione ad alta temperatura. Tuttavia, gli scambiatori PFA possono funzionare in continuo a un limite di temperatura più elevato di ~ 260 gradi e sono quindi adatti per la gestione dell'acido fosforico caldo senza deterioramento.

Acquaforte con acido fluoridrico per la rimozione dell'ossido
L'attacco con HF viene generalmente eseguito a temperatura ambiente o a temperature leggermente più elevate. PTFE e PFA sono ugualmente adatti per la gestione dell'HF. Il PTFE viene utilizzato più frequentemente perché è meno costoso e fornisce sufficiente resistenza alle temperature più basse. Il problema principale con l'incisione con HF non è la temperatura ma la capacità del materiale di resistere all'aggressività dell'HF. Sia il PTFE che il PFA sono abbastanza resistenti all'HF, il che significa che lo scambiatore di calore non verrà danneggiato e non contaminerà il processo di incisione.

Il vantaggio del fluoropolimero
PTFE e PFA sono eccellenti anche sia per l'acido fosforico che per l'acido fluoridrico e sono quindi indispensabili per le procedure di attacco dei semiconduttori. L'uso di questi materiali negli scambiatori di calore in fluoropolimeri per l'attacco del nitruro e degli ossidi di silicio offre molti vantaggi importanti:

Resistenza alla corrosione: PFA e PTFE sono totalmente resistenti agli effetti corrosivi dell'acido fosforico caldo e dell'HF. Gli scambiatori metallici si corroderebbero rapidamente, causando contaminazione del processo e possibili difetti dei wafer.

Contaminazione-Funzionamento privo di fluoropolimeri: i fluoropolimeri sono inerti e non emettono ioni nella soluzione, pertanto rendono il processo di incisione pulito e costante. Tracce di contaminazione da metalli possono causare gravi difetti, rendendo gli scambiatori di calore in fluoropolimero eccellenti per l'attacco del nitruro e dell'ossido di silicio.

Controllo stabile della temperatura Gli scambiatori di calore in fluoropolimero mantengono la stabilità della temperatura per velocità di attacco costanti. Questo controllo della temperatura è fondamentale per garantire un'incisione omogenea sul wafer e per mantenere l'accuratezza del processo.

Selezione del materiale per i tipici agenti di attacco per semiconduttori
Intervallo di temperature del mordenzante Materiale consigliato per lo scambiatore di calore
Acido fosforico (85%) 150-180 gradi PFA
Acido fluoridrico (HF) Temperatura ambiente PTFE, PFA
Acido nitrico (HNO3) Temp. ambiente. PTFE, PFA
Conclusione
L'incisione a umido precisa e senza contaminazione- è fondamentale nella fabbricazione di semiconduttori e gli scambiatori di calore in fluoropolimeri, in particolare PTFE e PFA, sono fondamentali per questo processo. Sono più resistenti all'acido fosforico caldo e all'acido fluoridrico, consentendo temperature di processo costanti e nessuna contaminazione da metalli. I materiali degli scambiatori di calore nelle fabbriche di semiconduttori sono selezionati in base all'aggressività chimica degli agenti aggressivi e ai requisiti di purezza dei processi. Gli scambiatori in fluoropolimero sono il materiale preferito per l'attacco di nitruri e ossidi.