Como os trocadores de fluoropolímero suportam a corrosão úmida de nitreto e óxido de silício em fábricas?

Em fábricas de semicondutores, dois produtos químicos clássicos são usados ​​para gravação úmida: ácido fosfórico quente para descascar o nitreto de silício e ácido fluorídrico para gravar óxido de silício. Ambos são muito agressivos, exigindo um material trocador de calor que não corroa nem polua.

Técnicas de gravação úmida
A gravação úmida é um processo usado para remover seletivamente materiais de uma superfície de wafer na fabricação de semicondutores. Dois agentes de ataque comuns usados ​​em bancadas úmidas de fabricação de wafer são ácido fosfórico (H3PO4) para ataque com nitreto de silício e ácido fluorídrico (HF) para ataque com óxido de silício. Ambos os ácidos são muito agressivos e requerem trocadores de calor que resistam aos seus efeitos corrosivos.

Remoção de nitreto via ataque com ácido fosfórico
Gravura Si3N4. O ácido fosfórico é geralmente usado em uma concentração de 85% e aquecido a 150-180 graus. A alta temperatura e o caráter agressivo do ácido frequentemente levam à especificação de trocadores PFA (perfluoroalcóxi). O politetrafluoretileno (PTFE) é resistente ao ácido fosfórico, mas sua temperatura máxima é de 110°C, portanto não é adequado para esta aplicação em altas temperaturas. Contudo, os trocadores de PFA podem ser operados continuamente em um limite de temperatura mais alto de ~260 graus e são, portanto, adequados para o manuseio de ácido fosfórico quente sem deterioração.

Gravura com ácido fluorídrico para remoção de óxido
A gravação em HF é geralmente realizada à temperatura ambiente ou a temperaturas um pouco mais elevadas. O PTFE e o PFA são igualmente adequados para o tratamento da IC. O PTFE é usado com mais frequência porque é mais barato e oferece resistência suficiente em temperaturas mais baixas. O maior problema com o ataque por HF não é a temperatura, mas a capacidade do material de resistir à agressividade do HF. Tanto o PTFE quanto o PFA são bastante resistentes ao HF, o que significa que o trocador de calor não será danificado e não contaminará o processo de ataque químico.

O benefício do fluoropolímero
PTFE e PFA também são excelentes tanto para ácido fosfórico quanto para ácido fluorídrico e, portanto, indispensáveis ​​para procedimentos de gravação de semicondutores. O uso desses materiais em trocadores de calor de fluoropolímero para gravação de nitreto e óxidos de silício oferece muitas vantagens importantes:

Resistência à corrosão: PFA e PTFE são totalmente resistentes aos efeitos corrosivos do ácido fosfórico quente e HF. Os trocadores de metal corroeriam rapidamente, causando contaminação do processo e possíveis falhas no wafer.

Contaminação-Operação livre: Os fluoropolímeros são inertes e não emitem íons para a solução, tornando o processo de gravação limpo e estável. A contaminação residual de metais pode causar falhas graves, tornando os trocadores de calor de fluoropolímero excelentes para gravação de nitreto e óxido de silício.

Controle estável de temperatura Os trocadores de calor de fluoropolímero mantêm a estabilidade da temperatura para taxas de corrosão consistentes. Este controle de temperatura é crucial para garantir uma gravação homogênea em todo o wafer e para manter a precisão do processo.

Seleção de material para agentes de ataque típicos de semicondutores
Material recomendado para trocador de calor na faixa de temperatura do ácido
Ácido Fosfórico (85%) 150-180 graus PFA
Ácido fluorídrico (HF) temperatura ambiente PTFE, PFA
Ácido nítrico (HNO3) Temp. PTFE, PFA
Conclusão
A gravação úmida-precisa e livre de contaminação é fundamental na fabricação de semicondutores, e trocadores de calor de fluoropolímero, especialmente PTFE e PFA, são essenciais para esse processo. São mais resistentes ao ácido fosfórico e ao ácido fluorídrico quentes, permitindo temperaturas de processo constantes e sem contaminação metálica. Os materiais trocadores de calor em fábricas de semicondutores são selecionados com base na agressividade química dos agentes corrosivos e nos requisitos de pureza dos processos. Os trocadores de fluoropolímero são o material preferido para gravação de nitreto e óxido.