लंबे समय तक, एल्यूमीनियम एकीकृत सर्किट के लिए मुख्य इंटरकनेक्ट धातु के रूप में कार्य करता था। हालाँकि बाद में इसकी जगह तांबे ने ले ली, फिर भी सेमीकंडक्टर निर्माण में एल्यूमीनियम का उपयोग अभी भी व्यापक रूप से किया जाता है। एल्युमीनियम नक़्क़ाशी एल्युमीनियम निर्माण प्रक्रिया का एक अनिवार्य हिस्सा है। हालाँकि, कई मामलों में, सूखी नक़्क़ाशी के बाद एल्युमीनियम के क्षरण का खतरा होता है। संक्षारण घटना कैसी दिखती है? इसका क्या कारण है? क्या निदान है?
एल्यूमीनियम नक़्क़ाशी का उपयोग कहाँ किया जाना चाहिए?
ऐसे बहुत से स्थान हैं जहां एल्युमीनियम धातु की आवश्यकता होती है। DRAM और फ़्लैश जैसे मेमोरी उत्पादों में, कम लागत और आसान प्रसंस्करण के कारण एल्यूमीनियम वायरिंग का अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन मेमोरी उपकरणों में आम तौर पर कठोर प्रतिरोध और इलेक्ट्रोमाइग्रेशन आवश्यकताएं नहीं होती हैं जो उच्च-प्रदर्शन वाले लॉजिक चिप्स में होती हैं। अधिकांश चिप उत्पादों के इलेक्ट्रोड आमतौर पर एल्यूमीनियम से बने होते हैं, जिसका व्यापक रूप से पैकेजिंग, एलईडी, माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स, रेडियो फ्रीक्वेंसी चिप्स आदि में उपयोग किया जाता है।
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एल्यूमीनियम धातु की नक़्क़ाशी तंत्र
सामान्यतः प्रयुक्त गैसें हैं -Cl2, BCl3, HBr, Ar, N2, आदि।
सीएल2: मुख्य नक़्क़ाशी गैस के रूप में, सीएल2 एल्यूमीनियम के साथ प्रतिक्रिया करके अस्थिर AlCl3 उत्पन्न करता है, जिससे नक़्क़ाशी प्राप्त होती है। समीकरण है:
3Cl2+2Al→2AlCl3
BCl3: नक़्क़ाशी गैस के सहायक के रूप में, यह एल्यूमीनियम की सतह पर प्राकृतिक ऑक्साइड परत को हटाने में मदद करता है, जबकि नक़्क़ाशी की अनिसोट्रॉपी को बढ़ाने के लिए आयन बमबारी प्रदान करता है:
Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl
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एचबीआर:
1. एचबीआर को जोड़ने से नक़्क़ाशी प्रक्रिया की अनिसोट्रॉपी को बढ़ाने में मदद मिलती है।
2. एल्यूमीनियम की नक़्क़ाशीदार साइडवॉल पर एक वाष्पशील एल्यूमीनियम ब्रोमाइड (AlBrx) निष्क्रियता परत बनाई जा सकती है। यह पैसिवेशन परत साइडवॉल की सुरक्षा में मदद करती है और अनावश्यक पार्श्व नक़्क़ाशी को कम करती है।
3. जब सीएल2 और बीसीएल3 के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है, तो एचबीआर एक ही गुहा में खोदे गए फोटोरेसिस्ट के लिए एल्यूमीनियम की चयनात्मकता में सुधार कर सकता है।
Ar: एक उत्कृष्ट गैस के रूप में, Ar+ आयन भौतिक बमबारी प्रदान करते हैं, जिससे स्वच्छ नक़्क़ाशी प्रोफ़ाइल प्राप्त करने में मदद मिलती है।
एन2: निष्क्रियता परत
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संक्षारण क्यों होता है
AlCl3, एल्यूमीनियम की नक़्क़ाशी द्वारा उत्पादित एक अस्थिर उत्पाद, कक्ष से बाहर निकाला जाता है। हालाँकि, AlCl3 का केवल एक छोटा सा हिस्सा निकाला जाता है, और अधिक AlCl3 फोटोरेसिस्ट या धातु Al की सतह पर फंसा होता है। यदि वेफर को बाद में साफ कमरे की नमी के संपर्क में लाया जाता है, तो AlCl₃ हाइड्रोक्लोरिक एसिड बना सकता है, जिससे एल्यूमीनियम का क्षरण हो सकता है। इस प्रकार का क्षरण हमेशा तुरंत नहीं होता है। आम तौर पर, स्पष्ट संक्षारण घटनाएं नक़्क़ाशी के दो या तीन दिन बाद दिखाई देंगी। अल संक्षारण का समीकरण है:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
संक्षारण समस्या के समाधान के लिए क्या उपाय किये जा सकते हैं?
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1. एल्युमीनियम की सूखी नक़्क़ाशी के बाद, फोटोरेसिस्ट को पूरी तरह से हटाने के लिए तुरंत O{1}}CHF3 गैस डालें। CHF3 प्लाज्मा में फ्लोरीन रेडिकल उत्पन्न करता है, और ये रेडिकल AlF3 उत्पन्न करने के लिए AlCl3 के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। चूंकि AlF3 कमरे के तापमान पर बहुत स्थिर है और आसानी से हाइड्रोलाइज्ड नहीं होता है, इसलिए यह एल्यूमीनियम की सतह पर जंग का कारण नहीं बनेगा।
2. एल्यूमीनियम की सूखी नक़्क़ाशी के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी अवशिष्ट AlCl3 हटा दिए गए हैं, विआयनीकृत पानी या उचित विलायक का उपयोग करके अच्छी तरह से साफ करें।
3. नक़्क़ाशी और फोटोरेसिस्ट स्ट्रिपिंग प्रक्रियाओं के बीच वेफर को उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में उजागर होने से बचाने के लिए, वेफर को स्टोर करने के लिए एक सीलबंद वेफर बॉक्स का उपयोग किया जा सकता है।