Pendant longtemps, l’aluminium a été le principal métal d’interconnexion pour les circuits intégrés. Bien qu’il ait ensuite été remplacé par le cuivre, l’aluminium est encore largement utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs. La gravure sur aluminium est un élément indispensable du processus de fabrication de l'aluminium. Cependant, dans de nombreux cas, l’aluminium est sujet à la corrosion après gravure sèche. A quoi ressemble le phénomène de corrosion ? Quelle est la cause de cela ? Quelle est la solution?
Où faut-il utiliser la gravure sur aluminium ?
Il y a trop d’endroits où l’aluminium est nécessaire. Dans les produits de mémoire tels que la DRAM et la Flash, le câblage en aluminium est encore largement utilisé en raison de son faible coût et de sa facilité de traitement. Ces dispositifs de mémoire n'ont généralement pas les exigences strictes en matière de résistance et d'électromigration que les puces logiques hautes performances. Les électrodes de la plupart des produits à puce sont généralement en aluminium, largement utilisé dans les emballages, les LED, les puces microfluidiques, les puces radiofréquence, etc.
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Mécanisme de gravure du métal en aluminium
Les gaz couramment utilisés sont Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2, etc.
Cl2 : En tant que gaz de gravure principal, le Cl2 réagit avec l'aluminium pour générer du AlCl3 volatil, réalisant ainsi la gravure. L'équation est :
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3 : En tant qu'auxiliaire du gaz de gravure, il aide à éliminer la couche d'oxyde naturelle sur la surface de l'aluminium, tout en fournissant un bombardement ionique pour améliorer l'anisotropie de la gravure :
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
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HBr :
1. L’ajout de HBr contribue à améliorer l’anisotropie du processus de gravure.
2. Une couche de passivation volatile au bromure d'aluminium (AlBrx) peut être formée sur la paroi latérale gravée en aluminium. Cette couche de passivation aide à protéger les parois latérales et réduit les gravures latérales inutiles.
3. Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec Cl2 et BCl3, HBr peut améliorer la sélectivité de l'aluminium pour la résine photosensible gravée dans la même cavité.
Ar : En tant que gaz rare, les ions Ar+ assurent un bombardement physique, contribuant ainsi à obtenir des profils de gravure plus propres.
N2 : couche de passivation
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Pourquoi la corrosion se produit
AlCl3, un produit volatil produit par la gravure de l'aluminium, est extrait de la chambre. Cependant, seule une petite partie de l’AlCl3 est extraite et davantage d’AlCl3 est piégée dans la résine photosensible ou à la surface du métal Al. Si la plaquette est ensuite exposée à l'humidité d'une salle blanche, l'AlCl₃ peut former de l'acide chlorhydrique, provoquant une corrosion de l'aluminium. Ce type de corrosion ne se produit pas toujours immédiatement. Généralement, des phénomènes de corrosion évidents apparaîtront deux à trois jours après la gravure. L’équation de la corrosion de l’Al est :
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Quelles mesures peuvent être prises pour résoudre le problème de corrosion ?
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1. Après gravure sèche de l'aluminium, passer immédiatement du gaz O2+CHF3 pour éliminer complètement la résine photosensible. CHF3 génère des radicaux fluorés dans le plasma, et ces radicaux peuvent réagir avec AlCl3 pour générer AlF3. Étant donné que l'AlF3 est très stable à température ambiante et ne s'hydrolyse pas facilement, il ne provoquera pas de corrosion sur la surface de l'aluminium.
2. Après la gravure à sec de l'aluminium, nettoyez soigneusement à l'aide d'eau déminéralisée ou d'un solvant approprié pour garantir que tout l'AlCl3 résiduel est éliminé.
3. Pour éviter d'exposer la tranche à un environnement très humide entre les processus de gravure et de décapage de la résine photosensible, une boîte à tranche scellée peut être utilisée pour stocker la tranche.