In halfgeleiervervaardiging is daar 'n tegniek wat "ets" genoem word tydens die verwerking van 'n substraat of 'n dun film wat op die substraat gevorm word. Die ontwikkeling van etstegnologie het 'n rol gespeel in die verwesenliking van die voorspelling wat deur Intel-stigter Gordon Moore in 1965 gemaak is dat "die integrasiedigtheid van transistors binne 1,5 tot 2 jaar sal verdubbel" (algemeen bekend as "Moore's Law").
Ets is nie 'n "additiewe" proses soos afsetting of binding nie, maar 'n "subtraktiewe" proses. Boonop word dit volgens die verskillende skraapmetodes in twee kategorieë verdeel, naamlik “nat ets” en “droë ets”. Om dit eenvoudig te stel, eersgenoemde is 'n smeltmetode en laasgenoemde is 'n grawemetode.
In hierdie artikel gaan ons kortliks die kenmerke en verskille van elke etstegnologie, nat-ets en droë-ets verduidelik, asook die toepassingsareas waarvoor elkeen geskik is.
Oorsig van etsproses
Daar word gesê dat etstegnologie in die middel van die 15de eeu in Europa ontstaan het. Op daardie tydstip is suur in 'n gegraveerde koperplaat gegooi om die kaal koper te korrodeer en 'n diepdruk te vorm. Oppervlakbehandelingstegnieke wat die uitwerking van korrosie ontgin, staan algemeen bekend as "ets".
Die doel van die etsproses in halfgeleiervervaardiging is om die substraat of film op die substraat volgens die tekening te sny. Deur die voorbereidingstappe van filmvorming, fotolitografie en ets te herhaal, word die planêre struktuur in 'n driedimensionele struktuur verwerk.
Die verskil tussen nat ets en droë ets
Na die fotolitografieproses word die blootgestelde substraat nat of droog geëts in 'n etsproses.
Nat ets gebruik 'n oplossing om die oppervlak te ets en weg te krap. Alhoewel hierdie metode vinnig en goedkoop verwerk kan word, is die nadeel daarvan dat die verwerkingsakkuraatheid effens laer is. Daarom is droë ets gebore rondom 1970. Droë ets gebruik nie 'n oplossing nie, maar gebruik gas om die substraatoppervlak te tref om dit te krap, wat gekenmerk word deur hoë verwerkingsakkuraatheid.
"Isotropie" en "Anisotropie"
Wanneer die verskil tussen nat-ets en droë-ets bekendgestel word, is die noodsaaklike woorde "isotroop" en "anisotroop". Isotropie beteken dat die fisiese eienskappe van materie en ruimte nie met rigting verander nie, en anisotropie beteken dat die fisiese eienskappe van materie en ruimte verskil met rigting.
Isotropiese ets beteken dat ets met dieselfde hoeveelheid om 'n sekere punt voortgaan, en anisotropiese ets beteken dat ets in verskillende rigtings rondom 'n sekere punt voortgaan. Byvoorbeeld, in ets tydens halfgeleiervervaardiging, word anisotropiese ets dikwels so gekies dat slegs die teikenrigting geskraap word, wat ander rigtings ongeskonde laat.
Beelde van "Isotropic Etch" en "Anisotropic Etch"
Nat ets met chemikalieë.
Nat ets gebruik 'n chemiese reaksie tussen 'n chemikalie en 'n substraat. Met hierdie metode is anisotropiese ets nie onmoontlik nie, maar dit is baie moeiliker as isotropiese ets. Daar is baie beperkings op die kombinasie van oplossings en materiale, en toestande soos substraattemperatuur, oplossingkonsentrasie en toevoegingshoeveelheid moet streng beheer word.
Maak nie saak hoe fyn die toestande aangepas word nie, nat ets is moeilik om fyn verwerking onder 1 μm te bereik. Een rede hiervoor is die behoefte om sy-ets te beheer.
Ondersnyding is 'n verskynsel wat ook bekend staan as ondersnyding. Selfs al word gehoop dat die materiaal slegs in die vertikale rigting (diepte rigting) deur nat ets opgelos sal word, is dit onmoontlik om heeltemal te verhoed dat die oplossing die kante tref, dus sal die ontbinding van die materiaal in die parallelle rigting onvermydelik voortgaan. . As gevolg van hierdie verskynsel produseer nat ets lukraak snitte wat smaller is as die teikenwydte. Op hierdie manier, wanneer produkte verwerk word wat presiese stroombeheer vereis, is die reproduceerbaarheid laag en die akkuraatheid is onbetroubaar.
Voorbeelde van moontlike mislukkings in nat ets
Waarom droë ets geskik is vir mikrobewerking
Beskrywing van Verwante Kuns Droë-ets geskik vir anisotropiese ets word gebruik in halfgeleiervervaardigingsprosesse wat hoë-presisie verwerking vereis. Daar word dikwels na droë ets verwys as reaktiewe ioon-ets (RIE), wat ook plasma-ets en sputter-ets in 'n breë sin kan insluit, maar hierdie artikel sal op RIE fokus.
Om te verduidelik hoekom anisotropiese ets makliker is met droë ets, kom ons kyk na die RIE-proses van nader. Dit is maklik om te verstaan deur die proses van droë ets en afskraap van die substraat in twee tipes te verdeel: "chemiese ets" en "fisiese ets".
Chemiese ets vind in drie stappe plaas. Eerstens word die reaktiewe gasse op die oppervlak geadsorbeer. Reaksieprodukte word dan uit die reaksiegas en substraatmateriaal gevorm, en uiteindelik word die reaksieprodukte gedesorbeer. In die daaropvolgende fisiese ets word die substraat vertikaal afwaarts geëts deur argongas vertikaal op die substraat toe te dien.
Chemiese ets vind isotropies plaas, terwyl fisiese ets anisotropies kan plaasvind deur die rigting van gastoediening te beheer. As gevolg van hierdie fisiese ets, laat droë ets meer beheer oor die etsrigting toe as nat ets.
Droë en nat ets vereis ook dieselfde streng voorwaardes as nat ets, maar dit het hoër reproduceerbaarheid as nat ets en het baie makliker beheerbare items. Daarom is daar geen twyfel dat droë ets meer bevorderlik is vir industriële produksie nie.
Waarom nat ets steeds nodig is
Sodra jy die oënskynlik almagtige droë ets verstaan, wonder jy dalk hoekom nat ets nog bestaan. Die rede is egter eenvoudig: nat ets maak die produk goedkoper.
Die belangrikste verskil tussen droë ets en nat ets is koste. Die chemikalieë wat in nat-ets gebruik word, is nie so duur nie, en die prys van die toerusting self is na bewering ongeveer 1/10 van dié van droë-etstoerusting. Boonop is die verwerkingstyd kort en kan verskeie substrate gelyktydig verwerk word, wat produksiekoste verminder. As gevolg hiervan kan ons produkkoste laag hou, wat ons 'n voordeel bo ons mededingers gee. As die vereistes vir verwerkingsakkuraatheid nie hoog is nie, sal baie maatskappye nat-ets kies vir growwe massaproduksie.
Die etsproses is bekendgestel as 'n proses wat 'n rol speel in mikrovervaardigingstegnologie. Die etsproses word rofweg verdeel in nat ets en droë ets. As koste belangrik is, is eersgenoemde beter, en as mikroverwerking onder 1 μm vereis word, is laasgenoemde beter. Ideaal gesproke kan 'n proses gekies word op grond van die produk wat geproduseer moet word en die koste, eerder as watter een beter is.
Postyd: 16 April 2024