В производството на полупроводници има техника, наречена "ецване" по време на обработката на субстрат или тънък филм, образуван върху субстрата. Развитието на технологията за ецване изигра роля в реализирането на прогнозата, направена от основателя на Intel Гордън Мур през 1965 г., че „плътността на интегриране на транзисторите ще се удвои за 1,5 до 2 години“ (известен като „закон на Мур“).
Гравирането не е „допълнителен“ процес като отлагане или свързване, а „субтрактивен“ процес. В допълнение, според различните методи на изстъргване, той се разделя на две категории, а именно „мокро ецване“ и „сухо ецване“. Казано по-просто, първото е метод на топене, а второто е метод на копаене.
В тази статия ще обясним накратко характеристиките и разликите на всяка технология за ецване, мокро ецване и сухо ецване, както и областите на приложение, за които всяка е подходяща.
Преглед на процеса на ецване
Твърди се, че технологията за ецване е възникнала в Европа в средата на 15 век. По това време киселина се излива в гравирана медна плоча, за да корозира голата мед, образувайки дълбок печат. Техниките за повърхностна обработка, които използват ефектите на корозията, са широко известни като "ецване".
Целта на процеса на ецване в производството на полупроводници е да изреже субстрата или филма върху субстрата според чертежа. Чрез повтаряне на подготвителните стъпки на формиране на филм, фотолитография и ецване, планарната структура се обработва в триизмерна структура.
Разликата между мокрото и сухото ецване
След процеса на фотолитография експонираният субстрат се ецва на мокро или сухо в процес на ецване.
Мокрото ецване използва разтвор за ецване и изстъргване на повърхността. Въпреки че този метод може да се обработва бързо и евтино, неговият недостатък е, че точността на обработка е малко по-ниска. Следователно сухото ецване се заражда около 1970 г. Сухото ецване не използва разтвор, а използва газ, за да удари повърхността на субстрата, за да го надраска, което се характеризира с висока точност на обработка.
„Изотропия“ и „Анизотропия“
Когато въвеждаме разликата между мокрото ецване и сухото ецване, основните думи са „изотропен“ и „анизотропен“. Изотропията означава, че физическите свойства на материята и пространството не се променят с посоката, а анизотропията означава, че физическите свойства на материята и пространството варират с посоката.
Изотропното ецване означава, че ецването протича с еднаква степен около определена точка, а анизотропното ецване означава, че ецването протича в различни посоки около определена точка. Например, при ецване по време на производството на полупроводници, анизотропното ецване често се избира така, че само целевата посока да бъде изстъргана, оставяйки други посоки непокътнати.
Изображения на „Isotropic Etch“ и „Anisotropic Etch“
Мокро ецване с помощта на химикали.
Мокрото ецване използва химическа реакция между химикал и субстрат. При този метод анизотропното ецване не е невъзможно, но е много по-трудно от изотропното ецване. Има много ограничения върху комбинацията от разтвори и материали и условия като температура на субстрата, концентрация на разтвора и количество на добавяне трябва да бъдат строго контролирани.
Без значение колко фино са настроени условията, при мокрото ецване е трудно да се постигне фина обработка под 1 μm. Една от причините за това е необходимостта да се контролира страничното ецване.
Подбиването е явление, известно още като подбиване. Дори и да се надяваме, че материалът ще се разтвори само във вертикална посока (посока на дълбочина) чрез мокро ецване, невъзможно е напълно да се предотврати ударът на разтвора от страните, така че разтварянето на материала в паралелна посока неизбежно ще продължи . Поради това явление, мокрото ецване произволно произвежда секции, които са по-тесни от целевата ширина. По този начин, когато се обработват продукти, които изискват прецизен контрол на тока, възпроизводимостта е ниска и точността е ненадеждна.
Примери за възможни повреди при мокро ецване
Защо сухото ецване е подходящо за микрообработка
Описание на сродното състояние на техниката Сухото ецване, подходящо за анизотропно ецване, се използва в процеси за производство на полупроводници, които изискват обработка с висока точност. Сухото ецване често се нарича реактивно йонно ецване (RIE), което може също да включва плазмено ецване и разпрашване в широк смисъл, но тази статия ще се фокусира върху RIE.
За да обясним защо анизотропното ецване е по-лесно със сухо ецване, нека разгледаме по-отблизо процеса RIE. Лесно е да се разбере, като се раздели процесът на сухо ецване и изстъргване на субстрата на два типа: „химическо ецване“ и „физическо ецване“.
Химическото ецване се извършва в три стъпки. Първо, реактивните газове се адсорбират на повърхността. След това реакционните продукти се образуват от реакционния газ и субстратния материал и накрая реакционните продукти се десорбират. При последващото физическо ецване, субстратът се ецва вертикално надолу чрез прилагане на газ аргон вертикално към субстрата.
Химическото ецване се извършва изотропно, докато физическото ецване може да се случи анизотропно чрез контролиране на посоката на прилагане на газ. Поради това физическо ецване, сухото ецване позволява повече контрол върху посоката на ецване, отколкото мокрото ецване.
Сухото и мокрото ецване също изисква същите строги условия като мокрото ецване, но има по-висока възпроизводимост от мокрото ецване и има много по-лесни за контролиране елементи. Следователно няма съмнение, че сухото ецване е по-благоприятно за индустриалното производство.
Защо мокрото ецване все още е необходимо
След като разберете привидно всемогъщото сухо ецване, може да се чудите защо мокрото ецване все още съществува. Причината обаче е проста: мокрото ецване прави продукта по-евтин.
Основната разлика между сухото и мокрото ецване е цената. Химикалите, използвани при мокрото ецване, не са толкова скъпи и се твърди, че цената на самото оборудване е около 1/10 от тази на оборудването за сухо ецване. В допълнение, времето за обработка е кратко и множество субстрати могат да се обработват едновременно, което намалява производствените разходи. В резултат на това можем да поддържаме ниски разходи за продукта, което ни дава предимство пред нашите конкуренти. Ако изискванията за точност на обработката не са високи, много компании ще изберат мокро ецване за грубо масово производство.
Процесът на ецване беше въведен като процес, който играе роля в технологията на микрофабрикацията. Процесът на ецване е грубо разделен на мокро ецване и сухо ецване. Ако цената е важна, първото е по-добро, а ако се изисква микрообработка под 1 μm, второто е по-добро. В идеалния случай може да се избере процес въз основа на продукта, който ще се произвежда, и цената, а не кой е по-добър.
Време на публикуване: 16 април 2024 г