U proizvodnji poluvodiča postoji tehnika koja se naziva "jetkanje" tijekom obrade supstrata ili tankog filma formiranog na supstratu. Razvoj tehnologije graviranja odigrao je ulogu u ostvarivanju predviđanja osnivača Intela Gordona Moorea 1965. da će se "gustoća integracije tranzistora udvostručiti za 1,5 do 2 godine" (općenito poznato kao "Mooreov zakon").
Jetkanje nije "aditivni" proces poput taloženja ili lijepljenja, već "subtraktivni" proces. Osim toga, prema različitim metodama struganja, podijeljeno je u dvije kategorije, naime "mokro jetkanje" i "suho jetkanje". Pojednostavljeno rečeno, prvi je metoda topljenja, a drugi je metoda kopanja.
U ovom ćemo članku ukratko objasniti karakteristike i razlike svake tehnologije jetkanja, mokrog i suhog jetkanja, kao i područja primjene za koja je svaka prikladna.
Pregled procesa jetkanja
Kaže se da je tehnologija bakropisa nastala u Europi sredinom 15. stoljeća. Tada se kiselina ulijevala u graviranu bakrenu ploču kako bi nagrizla goli bakar, stvarajući duboki tisak. Tehnike površinske obrade koje iskorištavaju učinke korozije nadaleko su poznate kao "jetkanje".
Svrha procesa jetkanja u proizvodnji poluvodiča je rezanje supstrata ili filma na supstratu prema crtežu. Ponavljanjem pripremnih koraka formiranja filma, fotolitografije i jetkanja, planarna struktura se obrađuje u trodimenzionalnu strukturu.
Razlika između mokrog i suhog jetkanja
Nakon procesa fotolitografije, izloženi supstrat se mokro ili suho urezuje u procesu jetkanja.
Mokro jetkanje koristi otopinu za jetkanje i struganje površine. Iako se ovom metodom može brzo i jeftino obraditi, nedostatak joj je što je točnost obrade nešto manja. Stoga je suho jetkanje rođeno oko 1970. Suho jetkanje ne koristi otopinu, već koristi plin koji udara površinu supstrata kako bi je izgrebao, što se odlikuje visokom preciznošću obrade.
“Izotropija” i “Anizotropija”
Kada se uvodi razlika između mokrog i suhog jetkanja, bitne riječi su "izotropno" i "anizotropno". Izotropija znači da se fizikalna svojstva materije i prostora ne mijenjaju sa smjerom, a anizotropija znači da se fizikalna svojstva materije i prostora mijenjaju sa smjerom.
Izotropno jetkanje znači da se jetkanje odvija istom količinom oko određene točke, a anizotropno jetkanje znači da se jetkanje odvija u različitim smjerovima oko određene točke. Na primjer, kod jetkanja tijekom proizvodnje poluvodiča, anizotropno jetkanje se često odabire tako da se struže samo ciljani smjer, ostavljajući druge smjerove netaknutima.
Slike "Isotropic Etch" i "Anisotropic Etch"
Mokro jetkanje korištenjem kemikalija.
Mokro jetkanje koristi kemijsku reakciju između kemikalije i podloge. Ovom metodom anizotropno jetkanje nije nemoguće, ali je puno teže od izotropnog jetkanja. Postoje mnoga ograničenja na kombinaciju otopina i materijala, a uvjeti kao što su temperatura podloge, koncentracija otopine i količina dodatka moraju biti strogo kontrolirani.
Bez obzira na to koliko su fino podešeni uvjeti, mokrim jetkanjem je teško postići finu obradu ispod 1 μm. Jedan od razloga za to je potreba za kontrolom bočnog jetkanja.
Undercutting je fenomen poznat i kao undercutting. Čak i ako se nada da će se materijal otopiti samo u okomitom smjeru (smjer dubine) mokrim nagrizanjem, nemoguće je potpuno spriječiti udar otopine na stranice, pa će neizbježno doći do otapanja materijala u paralelnom smjeru. . Zbog ovog fenomena, mokro jetkanje nasumično proizvodi dijelove koji su uži od ciljane širine. Na taj način, kod obrade proizvoda koji zahtijevaju preciznu kontrolu struje, ponovljivost je niska, a točnost nepouzdana.
Primjeri mogućih kvarova kod mokrog jetkanja
Zašto je suho jetkanje prikladno za mikrostrojnu obradu
Opis srodne tehnike Suho jetkanje prikladno za anizotropno jetkanje koristi se u procesima proizvodnje poluvodiča koji zahtijevaju obradu visoke preciznosti. Suho jetkanje se često naziva reaktivnim ionskim jetkanjem (RIE), koje također može uključivati plazma jetkanje i raspršeno jetkanje u širem smislu, ali ovaj će se članak usredotočiti na RIE.
Kako bismo objasnili zašto je anizotropno jetkanje lakše sa suhim jetkanjem, pogledajmo pobliže RIE proces. To je lako razumjeti dijeljenjem procesa suhog jetkanja i struganja supstrata u dvije vrste: "kemijsko jetkanje" i "fizičko jetkanje".
Kemijsko jetkanje odvija se u tri koraka. Prvo se reaktivni plinovi adsorbiraju na površini. Reakcijski produkti se zatim formiraju iz reakcijskog plina i supstratnog materijala, a konačno se reakcijski produkti desorbiraju. U naknadnom fizičkom jetkanju, supstrat se jetka okomito prema dolje primjenom plina argona okomito na supstrat.
Kemijsko jetkanje se događa izotropno, dok se fizičko jetkanje može dogoditi anizotropno kontroliranjem smjera primjene plina. Zbog ovog fizičkog jetkanja, suho jetkanje omogućuje veću kontrolu nad smjerom jetkanja nego mokro jetkanje.
Suho i mokro jetkanje također zahtijeva iste stroge uvjete kao i mokro jetkanje, ali ima veću reproducibilnost od mokrog jetkanja i ima mnogo stavki koje je lakše kontrolirati. Stoga nema sumnje da je suho jetkanje pogodnije za industrijsku proizvodnju.
Zašto je još uvijek potrebno mokro jetkanje
Nakon što shvatite naizgled svemoćno suho jetkanje, možda ćete se zapitati zašto mokro jetkanje još uvijek postoji. Međutim, razlog je jednostavan: mokro jetkanje čini proizvod jeftinijim.
Glavna razlika između suhog i mokrog jetkanja je cijena. Kemikalije koje se koriste u mokrom jetkanju nisu tako skupe, a cijena same opreme navodno je oko 1/10 cijene opreme za suho jetkanje. Osim toga, vrijeme obrade je kratko i više supstrata se mogu obrađivati u isto vrijeme, čime se smanjuju troškovi proizvodnje. Kao rezultat toga, možemo zadržati niske troškove proizvoda, što nam daje prednost nad našim konkurentima. Ako zahtjevi za preciznošću obrade nisu visoki, mnoge će tvrtke odabrati mokro jetkanje za grubu masovnu proizvodnju.
Proces jetkanja uveden je kao proces koji igra ulogu u tehnologiji mikrofabrikacije. Proces jetkanja ugrubo se dijeli na mokro i suho jetkanje. Ako je cijena važna, prva je bolja, a ako je potrebna mikroprocesura ispod 1 μm, druga je bolja. U idealnom slučaju, postupak se može odabrati na temelju proizvoda koji se proizvodi i cijene, a ne na temelju toga koji je bolji.
Vrijeme objave: 16. travnja 2024