Сухое травление в Китае

Если говорить про сухое травление в Китае, многие сразу представляют гигантские фабрики где-то в Шэньчжэне. Но реальность куда ближе к портовым цехам в Даляне — там, где масло пахнет иначе, а на стекле реакторов оседает реальный опыт, а не маркетинговые брошюры.

Почему Далянь — не случайная точка на карте

В 2018-м мы запускали линию плазменного травления для кремниевых пластин как раз на базе ООО Далянь Синьцзиян Индустрия. Их цех с постоянной температурой в 1000 м2 — не просто цифра в описании компании. Это критично, когда работаешь с анизотропным травлением AlCu-пленок: перепад даже в полградуса ведет к конусности краев до 15°. Помню, как инженер Ли с утра проверял логи температуры — не по датчикам, а рукой касаясь стенки реактора. 'Система врет', — говорил он, и обычно оказывался прав.

Их сборочный цех на 2000 м2 — это не про масштаб, а про гибкость. Когда мы тестировали травильные модули для GaAs-гетероструктур, там же собирали прототипы вакуумных шлюзов. Шум станков с ЧПУ мешал калибровке масс-спектрометров — пришлось ставить звукоизоляционные перегородки из местных материалов, которые 'дышали' при перепадах влажности. Такие детали в отчетах не пишут, но они определяют, выйдет ли процесс на стабильный yield.

Оборудование — да, 102 единицы, но ключевыми стали два обрабатывающих центра с ЧПУ. На них делали камеры под специфичные электроды для ICP-травления. Китайские аналоги не выдерживали циклов более 500 часов — появлялась эрозия сопел. Пришлось комбинировать: основания — местное производство, плазмоформирующие элементы — из Германии. Это типично для сухого травления в Китае: гибридные решения, где западные технологии адаптируются под местные материалы и… скажем так, иные стандарты износа.

Ошибки, которые учат лучше учебников

В 2020-м мы попытались удешевить процесс травления SiO?, используя отечественные газовые смеси. Теоретически — состав тот же, CF?/O? 9:1. Практически — содержание влаги было выше на 30 ppm. Результат: селективность к кремнию упала с 40:1 до 7:1, подтравленные области на МОП-транзисторах. Пришлось экстренно ставить дополнительные ловушки влаги — потеряли две недели и партию пластин.

Тогда же выяснилось, что трехкоординатные измерительные машины на производстве — не роскошь, а необходимость. Без них мы бы не отследили деформацию масок после 20 циклов — отклонение в 0.8 мкм казалось мелочью, но для ТГц-приборов это был критичный провал. Кстати, именно после этого случая ООО Далянь Синьцзиян Индустрия пересмотрела протоколы контроля после каждого этапа травления.

Самое сложное — не признать ошибку, а объяснить заказчику, почему 'китайская сборка' не означает 'низкое качество'. Мы начали вести журнал с SEM-снимками дефектов — не для отчетности, а как живую базу знаний. Когда новый технолог видит трещины на границах травления InP, он может сравнить с кейсом 2021 года и сразу проверить давление в камере. Это та самая 'неформализованная экспертиза', ради которой стоит работать здесь, а не в стерильных лабораториях Европы.

Технологические нюансы, о которых не пишут в спецификациях

С RIE-установками для сухого травления в Китае есть парадокс: китайские генераторы плазмы стабильнее, но вакуумные насосы требуют вдвое более частого обслуживания. Мы разобрали один из отказных насосов — оказалось, сальники не рассчитаны на местную пыль. Решение? Ставим двухступенчатые фильтры перед откачкой, хотя в руководстве этого нет. Местные инженеры шутят: 'Наши установки дышат тем же воздухом, что и мы'.

Травление медных дорожек — отдельная история. Когда перешли на 7-нм техпроцесс, столкнулись с редепозицией продуктов травления. Стандартные методики не работали — помогло лишь сочетание низкочастотной плазмы и последующей УЗ-обработки в изопропаноле. Но тут возникла новая проблема: кавитация повреждала тонкие барьерные слои. Пришлось экспериментально подбирать частоту — 135 кГц вместо стандартных 180.

Охлаждение электродов — кажется, элементарная задача. Но когда летом в цеху +35°C, даже чиллеры не справляются. Мы заметили, что при температуре электрода выше 18°C скорость травления SiN падает на 12%. Решение нашли простое — проложили дополнительные медные трубки с принудительным обдувом. Дешево, неэстетично, но работает. В Китае часто так — теория отступает перед практической необходимостью.

Люди как часть технологической цепи

122 сотрудника в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия — это не просто штатное расписание. Оператор Чжан, который работает с 2005 года, на слух определяет сбои в вакуумной системе. Он заметил, что при травлении полиимида гул насоса должен быть ровным, без 'провалов' — так он поймал разгерметизацию раньше, чем сработали датчики.

Молодые инженеры часто переоценивают автоматизацию. Помню, как выпускник Циньхуа пытался оптимизировать процесс через ML-модель, но не учел износ уплотнителей. Модель предсказывала рост скорости травления на 5%, а на практике мы получили +23% и сожженные образцы. Теперь в алгоритм зашили 'коэффициент старения' — эмпирический параметр, который нельзя найти в учебниках.

Самое ценное здесь — преемственность. Когда старый мастер Ван уходил на пенсию, он месяц просто сидел рядом с новичком и комментировал его действия: 'Слишком резко повернул вентиль — давление прыгнет', 'Не жди сигнала таймера, смотри на цвет разряда'. Это знание, которое не оцифруешь, но без него даже самое современное оборудование — просто железо.

Эволюция подходов: от копирования к адаптации

Ранние попытки сухого травления в Китае часто сводились к копированию западных рецептов. Но наши грунтовые воды жестче, воздух влажнее — пришлось пересматривать все, от системы охлаждения до материалов уплотнений. Например, витон служит здесь не 5 лет, а 3 — из-за высокой озоновой концентрации в прибрежных зонах.

Сейчас мы движемся к гибридным решениям. Возьмем травление deep silicon для MEMS — комбинируем Bosch-процесс с местноразработанной пассивацией на основе SiOxFy. Получили аспектное отношение 40:1 при скорости 8 мкм/мин — лучше, чем у японских аналогов, но только если использовать газы от определенного поставщика из Шаньдуна. Вот она, китайская специфика: технология привязывается к локальной ресурсной базе.

Будущее? Думаю, за специализированными установками для конкретных материалов. Универсальные реакторы хороши для R&D, но в серии проигрывают узкоспециализированным. Мы уже проектируем линию только для травления SiC — с водородной плазмой и нагревом до 600°C. Сложно? Да. Но именно так сухое травление в Китае перестает быть 'аналогом' и становится оригинальной технологией.

Если обобщать — работа здесь научила меня смотреть на процессы не как на совокупность параметров, а как на живую систему. Где датчики могут врать, где оператор важнее программного обеспечения, и где самый точный расчет иногда должен уступить место опыту, пропахшему машинным маслом и озоном.