Untuk waktu yang lama, aluminium berfungsi sebagai logam interkoneksi utama untuk sirkuit terpadu. Meskipun kemudian digantikan oleh tembaga, aluminium masih banyak digunakan dalam pembuatan semikonduktor. Pengetsaan aluminium merupakan bagian tak terpisahkan dari proses pembuatan aluminium. Namun, dalam banyak kasus, aluminium rentan terhadap korosi setelah pengetsaan kering. Seperti apa fenomena korosi itu? Apa yang menyebabkan hal ini? Apa solusinya?
Di mana etsa aluminium perlu digunakan?
Ada terlalu banyak tempat yang membutuhkan logam aluminium. Pada produk memori seperti DRAM dan flash, kabel aluminium masih banyak digunakan karena biayanya yang rendah dan pemrosesan yang mudah. Perangkat memori ini biasanya tidak memiliki persyaratan resistansi dan migrasi listrik yang ketat seperti yang dimiliki chip logika kinerja tinggi. Elektroda pada sebagian besar produk chip biasanya terbuat dari aluminium, yang banyak digunakan dalam kemasan, LED, chip mikrofluida, chip frekuensi radio, dll.
gambar
Mekanisme etsa logam aluminium
Gas yang umum digunakan adalah Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2, dll.
Cl2: Sebagai gas etsa utama, Cl2 bereaksi dengan aluminium menghasilkan AlCl3 yang mudah menguap, sehingga menghasilkan etsa. Persamaannya adalah:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: Sebagai tambahan pada gas etsa, ia membantu menghilangkan lapisan oksida alami pada permukaan aluminium, sekaligus memberikan bombardir ion untuk meningkatkan anisotropi etsa:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
gambar
HBr:
1. Penambahan HBr membantu meningkatkan anisotropi proses etsa.
2. Lapisan pasivasi aluminium bromida (AlBrx) yang mudah menguap dapat terbentuk pada dinding samping aluminium yang tergores. Lapisan pasivasi ini membantu melindungi dinding samping dan mengurangi goresan lateral yang tidak perlu.
3. Bila digunakan dalam kombinasi dengan Cl2 dan BCl3, HBr dapat meningkatkan selektivitas aluminium terhadap photoresist yang terukir pada rongga yang sama.
Ar: Sebagai gas mulia, ion Ar+ memberikan bombardir fisik, membantu menghasilkan profil etsa yang lebih bersih.
N2: lapisan pasivasi
gambar
Mengapa korosi terjadi
AlCl3, produk mudah menguap yang dihasilkan oleh etsa aluminium, dikeluarkan dari ruangan. Namun, hanya sebagian kecil AlCl3 yang terekstraksi, dan lebih banyak AlCl3 yang terperangkap dalam photoresist atau pada permukaan logam Al. Jika wafer kemudian terkena kelembapan ruangan yang bersih, AlCl₃ dapat membentuk asam klorida, menyebabkan korosi aluminium. Korosi jenis ini tidak selalu terjadi dengan segera. Umumnya fenomena korosi yang jelas akan muncul dua atau tiga hari setelah etsa. Persamaan korosi Al adalah:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
Upaya apa saja yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah korosi?
gambar
1. Setelah proses etsa kering pada aluminium, segera masukkan gas O2+CHF3 untuk menghilangkan photoresist sepenuhnya. CHF3 menghasilkan radikal fluor dalam plasma, dan radikal ini dapat bereaksi dengan AlCl3 untuk menghasilkan AlF3. Karena AlF3 sangat stabil pada suhu kamar dan tidak mudah terhidrolisis, sehingga tidak menyebabkan korosi pada permukaan aluminium.
2. Setelah etsa aluminium kering, bersihkan secara menyeluruh menggunakan air deionisasi atau pelarut yang sesuai untuk memastikan bahwa semua sisa AlCl3 telah hilang.
3. Untuk menghindari wafer terkena lingkungan dengan kelembapan tinggi antara proses etsa dan pengupasan fotoresist, kotak wafer tertutup dapat digunakan untuk menyimpan wafer.