Ngerti Teknologi Etsa Kering ing Industri Semikonduktor

Etching nuduhake teknik mbusak materi kanthi selektif kanthi cara fisik utawa kimia kanggo entuk pola struktur sing dirancang.

Saiki, akeh piranti semikonduktor nggunakake struktur piranti mesa, sing biasane digawe liwat rong jinis etsa:etching udan lan etching garing. Nalika etsa udan sing prasaja lan cepet nduweni peran penting ing fabrikasi piranti semikonduktor, nduweni kekurangan kayata etsa isotropik lan keseragaman sing kurang, sing nyebabake kontrol winates nalika nransfer pola ukuran cilik. Etsa garing, nanging kanthi anisotropi sing dhuwur, keseragaman sing apik, lan bisa diulang, wis dadi penting ing proses fabrikasi piranti semikonduktor. Istilah "etching garing" umume nuduhake teknologi etsa sing ora udan sing digunakake kanggo mbusak bahan permukaan lan nransfer pola mikro lan nano, kalebu etsa laser, etsa plasma, lan etsa uap kimia. Etsa garing sing dibahas ing teks iki khusus kanggo aplikasi pangolahan sing sempit nggunakake discharge plasma - fisik utawa kimia - kanggo ngowahi permukaan materi. Iki kalebu sawetara teknologi etsa industri umum, kalebuIon Beam Etching (IBE), Reactive Ion Etching (RIE), Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma etching, dan Iductively Coupled Plasma (ICP) etsa.

1. Ion Beam Etching (IBE)

Uga dikenal minangka penggilingan ion, IBE dikembangake ing taun 1970-an minangka metode etsa murni fisik. Proses kasebut kalebu sinar ion sing digawe saka gas inert (kayata Ar, Xe) sing dicepetake kanthi voltase kanggo ngebom permukaan materi target. Ion-ion kasebut nransfer energi menyang atom permukaan, nyebabake energi sing ngluwihi energi ikatan kasebut bisa metu. Teknik iki nggunakake voltase sing dipercepat kanggo ngontrol arah lan energi sinar ion, sing ngasilake anisotropi etch lan kontrol tingkat sing apik. Nalika iku becik kanggo etsa bahan kimia stabil kayata keramik lan logam tartamtu, perlu kanggo topeng kenthel kanggo etches jero bisa kompromi presisi etsa, lan pamboman ion energi dhuwur bisa nimbulaké karusakan listrik ora bisa diendhani amarga gangguan kisi.

2. Reactive Ion Etching (RIE)

Dikembangake saka IBE, RIE nggabungake reaksi kimia karo bombardment ion fisik. Dibandhingake karo IBE, RIE nawakake tingkat etsa sing luwih dhuwur lan anisotropi lan keseragaman sing apik banget ing wilayah gedhe, dadi salah sawijining teknik etsa sing paling akeh digunakake ing fabrikasi mikro lan nano. Proses kasebut nyakup voltase frekuensi radio (RF) menyang elektroda piring paralel, nyebabake elektron ing kamar akselerasi lan ngionisasi gas reaksi, sing ndadékaké kahanan plasma sing stabil ing sisih pinggir piring. Plasma kasebut nduweni potensial positif amarga elektron ditarik menyang katoda lan dilebokake ing anoda, saengga nggawe medan listrik ing ruang kasebut. Plasma sing diisi positif nyepetake menyang substrat sing disambungake katoda, kanthi efektif etching.

Sajrone proses etsa, kamar njaga lingkungan tekanan rendah (0,1 ~ 10 Pa), sing ningkatake tingkat ionisasi gas reaksi lan nyepetake proses reaksi kimia ing permukaan substrat. Umumé, proses RIE mbutuhake prodhuk sampingan reaksi dadi molah malih supaya bisa dicopot kanthi efisien dening sistem vakum, njamin presisi etsa sing dhuwur. Tingkat daya RF langsung nemtokake Kapadhetan plasma lan voltase bias akselerasi, saéngga ngontrol tingkat etsa. Nanging, nalika nambah Kapadhetan plasma, RIE uga nambah voltase bias, kang bisa nimbulaké karusakan kisi lan ngurangi selektivitas topeng, mangkono posing watesan kanggo aplikasi etching. Kanthi pangembangan sirkuit terpadu skala gedhe lan ukuran transistor sing saya suda, ana panjaluk sing luwih gedhe kanggo rasio presisi lan aspek ing fabrikasi mikro lan nano, sing ndadékaké munculé teknologi etsa garing adhedhasar plasma kapadhetan dhuwur, nyedhiyakake kesempatan anyar kanggo kemajuan teknologi informasi elektronik.

3. Etching Plasma Electron Cyclotron Resonance (ECR).

Teknologi ECR, cara awal kanggo nggayuh plasma kapadhetan dhuwur, nggunakke energi gelombang mikro kanggo resonate karo elektron ing kamar, ditingkatake dening externally Applied, lapangan Magnetik frekuensi-cocog kanggo ngindhuksi elektron cyclotron resonansi. Cara iki entuk kapadhetan plasma sing luwih dhuwur tinimbang RIE, ningkatake tingkat etsa lan selektivitas topeng, saéngga nggampangake etsa struktur rasio aspek ultra-dhuwur. Nanging, kerumitan sistem, sing gumantung ing fungsi terkoordinasi sumber gelombang mikro, sumber RF, lan medan magnet, nyebabake tantangan operasional. Muncule etsa Plasma Gabungan Induktif (ICP) banjur diterusake minangka simplifikasi liwat ECR.

4. Inductively Coupled Plasma (ICP) Etching

Teknologi etsa ICP nyederhanakake sistem adhedhasar teknologi ECR kanthi nggunakake rong sumber RF 13.56MHz kanggo ngontrol generasi plasma lan voltase bias akselerasi. Tinimbang medan magnet eksternal sing digunakake ing ECR, koil spiral ngindhuksi medan elektromagnetik bolak-balik, kaya sing ditampilake ing skema. Sumber RF nransfer energi liwat kopling elektromagnetik menyang elektron internal, sing obah kanthi gerakan siklotron ing lapangan sing diakibatake, tabrakan karo gas reaksi sing nyebabake ionisasi. Persiyapan iki entuk kapadhetan plasma sing bisa dibandhingake karo ECR. Etching ICP nggabungake kaluwihan saka macem-macem sistem etsa, nyukupi kabutuhan tarif etch sing dhuwur, selektivitas dhuwur, keseragaman area gedhe, lan struktur peralatan sing gampang dikontrol, saéngga kanthi cepet dadi pilihan sing disenengi kanggo teknologi etsa plasma kapadhetan dhuwur generasi anyar. .

5. Ciri-ciri Etsa Garing

Teknologi etsa garing kanthi cepet njupuk posisi utama ing mikro lan nanofabrikasi amarga anisotropi sing unggul lan tingkat etsa sing dhuwur, ngganti etsa udan. Kriteria kanggo ngevaluasi teknologi etsa garing sing apik kalebu selektifitas topeng, anisotropi, tingkat etsa, keseragaman sakabèhé, lan kelancaran permukaan saka karusakan kisi. Kanthi akeh kritéria evaluasi, kahanan tartamtu kudu dianggep adhedhasar kabutuhan fabrikasi. Indikator paling langsung saka etsa garing yaiku morfologi permukaan, kalebu flatness saka lantai etched lan sidewalls lan anisotropi saka terraces etched, kang bisa loro kontrol dening nyetel rasio reaksi kimia kanggo bombardment fisik. Karakterisasi mikroskopis sawise etsa biasane ditindakake nggunakake mikroskop elektron scanning lan mikroskop gaya atom. Selektif topeng, yaiku rasio kedalaman etsa topeng karo materi ing kahanan lan wektu etsa sing padha, penting banget. Umumé, sing luwih dhuwur selektivitas, luwih akurat saka transfer pola. Topeng umum sing digunakake ing etsa ICP kalebu photoresist, logam, lan film dielektrik. Photoresist nduweni selektivitas sing ora apik lan bisa ngrusak ing suhu dhuwur utawa bombardment energik; logam kurban selektivitas dhuwur nanging nuduhke tantangan ing aman topeng lan asring mbutuhake Techniques masking multi-lapisan. Kajaba iku, topeng logam bisa nempel ing tembok sisih nalika etsa, mbentuk jalur bocor. Mulane, milih teknologi topeng sing cocog iku penting banget kanggo etsa, lan pilihan bahan topeng kudu ditemtokake adhedhasar syarat kinerja tartamtu saka piranti kasebut.**