U proizvodnji poluprovodnika postoji tehnika koja se zove „jetkanje“ tokom obrade podloge ili tankog filma formiranog na podlozi. Razvoj tehnologije graviranja odigrao je ulogu u realizaciji predviđanja koje je dao osnivač Intela Gordon Moore 1965. da će se „gustina integracije tranzistora udvostručiti za 1,5 do 2 godine” (poznato kao „Moorov zakon”).
Jetkanje nije „aditivni“ proces poput taloženja ili vezivanja, već „subtraktivan“ proces. Osim toga, prema različitim metodama struganja, dijeli se u dvije kategorije, i to „mokro graviranje“ i „suvo graviranje“. Pojednostavljeno rečeno, prva je metoda topljenja, a druga metoda kopanja.
U ovom članku ćemo ukratko objasniti karakteristike i razlike svake tehnologije jetkanja, mokrog i suhog jetkanja, kao i područja primjene za koja je svaka prikladna.
Pregled procesa graviranja
Kaže se da je tehnologija graviranja nastala u Evropi sredinom 15. vijeka. U to vrijeme, kiselina je izlivena u graviranu bakarnu ploču kako bi korodirala goli bakar, formirajući duboki trag. Tehnike površinske obrade koje iskorištavaju efekte korozije nadaleko su poznate kao "jetkanje".
Svrha procesa jetkanja u proizvodnji poluvodiča je rezanje podloge ili filma na podlozi prema crtežu. Ponavljanjem pripremnih koraka formiranja filma, fotolitografije i jetkanja, planarna struktura se obrađuje u trodimenzionalnu strukturu.
Razlika između mokrog i suhog graviranja
Nakon procesa fotolitografije, izloženi supstrat se mokro ili suvo gravira u procesu jetkanja.
Mokro jetkanje koristi otopinu za jetkanje i struganje površine. Iako se ova metoda može brzo i jeftino obraditi, njen nedostatak je što je tačnost obrade nešto manja. Stoga je suho jetkanje rođeno oko 1970. godine. Suvo jetkanje ne koristi rješenje, već koristi plin da udari u površinu podloge da 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 fizička svojstva materije i prostora ne mijenjaju sa smjerom, a anizotropija znači da se fizička svojstva materije i prostora mijenjaju sa smjerom.
Izotropno jetkanje znači da se jetkanje odvija u istoj količini oko određene tačke, a anizotropno jetkanje znači da se graviranje odvija u različitim smjerovima oko određene točke. Na primjer, u jetkanju tokom proizvodnje poluprovodnika, anizotropno jetkanje se često bira tako da se struže samo ciljni smjer, a ostali smjerovi ostaju netaknuti.
Slike “Isotropic Etch” i “Anisotropic Etch”
Mokro nagrizanje upotrebom hemikalija.
Mokro jetkanje koristi hemijsku reakciju između hemikalije i supstrata. Ovom metodom anizotropno jetkanje nije nemoguće, ali je mnogo teže od izotropnog jetkanja. Postoje mnoga ograničenja za kombinaciju otopina i materijala, a uvjeti kao što su temperatura supstrata, koncentracija otopine i količina dodavanja moraju biti strogo kontrolirani.
Bez obzira koliko su fino podešeni uslovi, mokrim jetkanjem je teško postići finu obradu ispod 1 μm. Jedan od razloga za to je potreba za kontrolom bočnog jetkanja.
Podrezivanje je fenomen poznat i kao podrezivanje. Čak i ako se nadamo da će se materijal otopiti samo u vertikalnom smjeru (smjer dubine) mokrim jetkanjem, nemoguće je u potpunosti spriječiti da otopina udari na stranice, pa će se otapanje materijala u paralelnom smjeru neminovno odvijati. . Zbog ovog fenomena, mokro jetkanje nasumično proizvodi dijelove koji su uži od ciljne širine. Na taj način, pri obradi proizvoda koji zahtijevaju preciznu kontrolu struje, ponovljivost je niska, a tačnost nepouzdana.
Primjeri mogućih kvarova u mokrom nagrizanju
Zašto je suvo graviranje pogodno za mikromašinsku obradu
Opis srodne tehnike Suvo jetkanje pogodno za anizotropno jetkanje koristi se u procesima proizvodnje poluprovodnika koji zahtevaju obradu visoke preciznosti. Suvo jetkanje se često naziva reaktivnim ionskim jetkanjem (RIE), što također može uključivati jetkanje plazmom i nagrizanje raspršivanjem u širem smislu, ali ovaj članak će se fokusirati na RIE.
Da bismo objasnili zašto je anizotropno jetkanje lakše sa suhim jetkanjem, pogledajmo bliže RIE proces. Lako je razumjeti podjelom procesa suhog jetkanja i struganja sa podloge na dvije vrste: “hemijsko jetkanje” i “fizičko jetkanje”.
Hemijsko jetkanje se odvija u tri koraka. Prvo, reaktivni plinovi se adsorbiraju na površini. Reakcioni proizvodi se zatim formiraju iz reakcionog gasa i materijala supstrata, a na kraju se produkti reakcije desorbuju. U naknadnom fizičkom jetkanju, supstrat se ugravira vertikalno prema dolje primjenom plina argona vertikalno na podlogu.
Hemijsko jetkanje se događa izotropno, dok se fizičko jetkanje može dogoditi anizotropno kontroliranjem smjera primjene plina. Zbog ovog fizičkog jetkanja, suho jetkanje omogućava veću kontrolu nad smjerom jetkanja nego mokro graviranje.
Suvo i mokro graviranje također zahtijeva iste stroge uvjete kao i mokro graviranje, ali ima veću ponovljivost od mokrog jetkanja i ima mnogo stavki koje je lakše kontrolisati. Stoga nema sumnje da je suho jetkanje pogodnije za industrijsku proizvodnju.
Zašto je mokro graviranje još uvijek potrebno
Jednom kada shvatite naizgled svemoćno suvo graviranje, možda ćete se zapitati zašto mokro graviranje još uvek postoji. Međutim, razlog je jednostavan: mokro nagrizanje čini proizvod jeftinijim.
Glavna razlika između suhog i mokrog jetkanja je cijena. Hemikalije koje se koriste u mokrom jetkanju nisu toliko skupe, a kaže se da je cijena same opreme oko 1/10 cijene opreme za suho nagrizanje. Osim toga, vrijeme obrade je kratko i više supstrata se može obraditi u isto vrijeme, smanjujući troškove proizvodnje. Kao rezultat toga, možemo zadržati troškove proizvoda niskim, što nam daje prednost u odnosu na konkurenciju. Ako zahtjevi za preciznošću obrade nisu visoki, mnoge kompanije će izabrati mokro graviranje za grubu masovnu proizvodnju.
Proces jetkanja uveden je kao proces koji igra važnu ulogu u tehnologiji mikrofabrikacije. Proces graviranja se grubo dijeli na mokro i suho nagrizanje. Ako je trošak važan, prvo je bolje, a ako je potrebna mikroobrada ispod 1 μm, drugo je bolje. U idealnom slučaju, proces se može odabrati na osnovu proizvoda koji se proizvodi i cijene, a ne na osnovu toga koji je bolji.
Vrijeme objave: Apr-16-2024