Dalam pembuatan semikonduktor, terdapat teknik yang dipanggil "etsa" semasa pemprosesan substrat atau filem nipis yang terbentuk pada substrat. Perkembangan teknologi etsa telah memainkan peranan dalam merealisasikan ramalan yang dibuat oleh pengasas Intel Gordon Moore pada tahun 1965 bahawa "ketumpatan integrasi transistor akan berganda dalam 1.5 hingga 2 tahun" (biasanya dikenali sebagai "Undang-undang Moore").
Goresan bukan proses "tambahan" seperti pemendapan atau ikatan, tetapi proses "tolak". Di samping itu, mengikut kaedah mengikis yang berbeza, ia dibahagikan kepada dua kategori, iaitu "wet etching" dan "dry etching". Secara mudahnya, yang pertama adalah kaedah lebur dan yang kedua adalah kaedah menggali.
Dalam artikel ini, kami akan menerangkan secara ringkas ciri-ciri dan perbezaan setiap teknologi goresan, goresan basah dan goresan kering, serta kawasan aplikasi yang mana masing-masing sesuai.
Gambaran keseluruhan proses etsa
Teknologi etching dikatakan berasal dari Eropah pada pertengahan abad ke-15. Pada masa itu, asid dituangkan ke dalam plat tembaga berukir untuk menghakis tembaga kosong, membentuk intaglio. Teknik rawatan permukaan yang mengeksploitasi kesan kakisan dikenali secara meluas sebagai "etching."
Tujuan proses etsa dalam pembuatan semikonduktor adalah untuk memotong substrat atau filem pada substrat mengikut lukisan. Dengan mengulangi langkah persediaan pembentukan filem, fotolitografi, dan etsa, struktur planar diproses menjadi struktur tiga dimensi.
Perbezaan antara goresan basah dan goresan kering
Selepas proses fotolitografi, substrat terdedah basah atau kering terukir dalam proses etsa.
Goresan basah menggunakan larutan untuk mengetsa dan mengikis permukaan. Walaupun kaedah ini boleh diproses dengan cepat dan murah, kelemahannya ialah ketepatan pemprosesan adalah lebih rendah sedikit. Oleh itu, etsa kering dilahirkan sekitar tahun 1970. Etsa kering tidak menggunakan larutan, tetapi menggunakan gas untuk memukul permukaan substrat untuk menggarunya, yang dicirikan oleh ketepatan pemprosesan yang tinggi.
"Isotropi" dan "Anisotropi"
Apabila memperkenalkan perbezaan antara goresan basah dan goresan kering, perkataan penting ialah "isotropik" dan "anisotropik". Isotropi bermaksud sifat fizikal jirim dan ruang tidak berubah mengikut arah, dan anisotropi bermaksud sifat fizikal jirim dan ruang berbeza mengikut arah.
Goresan isotropik bermaksud bahawa goresan berlaku dengan jumlah yang sama di sekeliling titik tertentu, dan goresan anisotropik bermakna goresan berlaku dalam arah yang berbeza di sekitar titik tertentu. Sebagai contoh, dalam etsa semasa pembuatan semikonduktor, etsa anisotropik sering dipilih supaya hanya arah sasaran dikikis, meninggalkan arah lain utuh.
Imej "Isotropic Etch" dan "Anisotropic Etch"
Goresan basah menggunakan bahan kimia.
Goresan basah menggunakan tindak balas kimia antara bahan kimia dan substrat. Dengan kaedah ini, etsa anisotropik tidak mustahil, tetapi ia jauh lebih sukar daripada etsa isotropik. Terdapat banyak sekatan pada gabungan penyelesaian dan bahan, dan keadaan seperti suhu substrat, kepekatan larutan, dan jumlah penambahan mesti dikawal dengan ketat.
Tidak kira betapa halusnya keadaan dilaraskan, goresan basah sukar untuk mencapai pemprosesan halus di bawah 1 μm. Satu sebab untuk ini adalah keperluan untuk mengawal etsa sisi.
Undercutting adalah fenomena yang juga dikenali sebagai undercutting. Walaupun diharapkan bahawa bahan akan dibubarkan hanya dalam arah menegak (arah kedalaman) dengan etsa basah, adalah mustahil untuk menghalang sepenuhnya larutan daripada terkena bahagian tepi, jadi pembubaran bahan dalam arah selari pasti akan diteruskan. . Disebabkan fenomena ini, goresan basah secara rawak menghasilkan bahagian yang lebih sempit daripada lebar sasaran. Dengan cara ini, apabila memproses produk yang memerlukan kawalan arus yang tepat, kebolehulangan adalah rendah dan ketepatannya tidak boleh dipercayai.
Contoh Kemungkinan Kegagalan dalam Etching Basah
Mengapa etsa kering sesuai untuk pemesinan mikro
Perihalan Seni Berkaitan Goresan kering yang sesuai untuk goresan anisotropik digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor yang memerlukan pemprosesan ketepatan tinggi. Goresan kering sering dirujuk sebagai goresan ion reaktif (RIE), yang mungkin juga termasuk goresan plasma dan goresan sputter dalam erti kata yang luas, tetapi artikel ini akan memfokuskan pada RIE.
Untuk menjelaskan mengapa etsa anisotropik lebih mudah dengan etsa kering, mari kita lihat dengan lebih dekat proses RIE. Ia mudah difahami dengan membahagikan proses goresan kering dan mengikis substrat kepada dua jenis: "goresan kimia" dan "goresan fizikal".
Goresan kimia berlaku dalam tiga langkah. Pertama, gas reaktif terserap pada permukaan. Hasil tindak balas kemudiannya terbentuk daripada gas tindak balas dan bahan substrat, dan akhirnya hasil tindak balas dinyahserap. Dalam goresan fizikal seterusnya, substrat terukir menegak ke bawah dengan menggunakan gas argon secara menegak ke substrat.
Etsa kimia berlaku secara isotropik, manakala etsa fizikal boleh berlaku secara anisotropik dengan mengawal arah penggunaan gas. Oleh kerana goresan fizikal ini, goresan kering membolehkan lebih banyak kawalan ke atas arah goresan daripada goresan basah.
Goresan kering dan basah juga memerlukan syarat ketat yang sama seperti goresan basah, tetapi ia mempunyai kebolehulangan yang lebih tinggi daripada goresan basah dan mempunyai banyak item yang lebih mudah dikawal. Oleh itu, tidak dapat dinafikan bahawa etsa kering lebih kondusif untuk pengeluaran perindustrian.
Mengapa Goresan Basah Masih Diperlukan
Sebaik sahaja anda memahami goresan kering yang kelihatan maha kuasa, anda mungkin tertanya-tanya mengapa goresan basah masih wujud. Walau bagaimanapun, sebabnya mudah: etsa basah menjadikan produk lebih murah.
Perbezaan utama antara goresan kering dan goresan basah ialah kos. Bahan kimia yang digunakan dalam goresan basah tidaklah begitu mahal, dan harga peralatan itu sendiri dikatakan kira-kira 1/10 daripada peralatan etsa kering. Di samping itu, masa pemprosesan adalah singkat dan pelbagai substrat boleh diproses pada masa yang sama, mengurangkan kos pengeluaran. Hasilnya, kita boleh mengekalkan kos produk yang rendah, memberikan kita kelebihan berbanding pesaing kita. Jika keperluan untuk ketepatan pemprosesan tidak tinggi, banyak syarikat akan memilih etsa basah untuk pengeluaran besar-besaran kasar.
Proses etsa diperkenalkan sebagai proses yang memainkan peranan dalam teknologi mikrofabrikasi. Proses goresan secara kasarnya terbahagi kepada goresan basah dan goresan kering. Jika kos adalah penting, yang pertama adalah lebih baik, dan jika pemprosesan mikro di bawah 1 μm diperlukan, yang kedua adalah lebih baik. Sebaik-baiknya, sesuatu proses boleh dipilih berdasarkan produk yang akan dihasilkan dan kos, dan bukannya yang mana lebih baik.
Masa siaran: Apr-16-2024