Při výrobě polovodičů existuje technika zvaná „leptání“ během zpracování substrátu nebo tenkého filmu vytvořeného na substrátu. Vývoj technologie leptání sehrál roli při realizaci předpovědi, kterou vyslovil zakladatel společnosti Intel Gordon Moore v roce 1965, že „hustota integrace tranzistorů se zdvojnásobí za 1,5 až 2 roky“ (běžně známé jako „Moorův zákon“).
Leptání není „aditivní“ proces jako nanášení nebo lepení, ale „subtraktivní“ proces. Kromě toho se podle různých metod škrábání dělí do dvou kategorií, a to „mokré leptání“ a „suché leptání“. Zjednodušeně řečeno, první je metoda tavení a druhá je metoda kopání.
V tomto článku stručně vysvětlíme vlastnosti a rozdíly jednotlivých technologií leptání, mokrého leptání a suchého leptání, a také oblasti použití, pro které je každá vhodná.
Přehled procesu leptání
Technologie leptání údajně vznikla v Evropě v polovině 15. století. Tehdy se do rytého měděného plátu nalila kyselina, aby holou měď korodovala a vytvořila hlubotisk. Techniky povrchové úpravy, které využívají účinky koroze, jsou široce známé jako „leptání“.
Účelem procesu leptání při výrobě polovodičů je řezání substrátu nebo filmu na substrátu podle výkresu. Opakováním přípravných kroků tvorby filmu, fotolitografie a leptání se plošná struktura zpracuje do trojrozměrné struktury.
Rozdíl mezi mokrým leptáním a suchým leptáním
Po procesu fotolitografie se exponovaný substrát leptá za mokra nebo za sucha v procesu leptání.
Mokré leptání používá roztok k leptání a seškrabávání povrchu. I když lze tento způsob zpracovat rychle a levně, jeho nevýhodou je o něco nižší přesnost zpracování. Suché leptání se proto zrodilo kolem roku 1970. Suché leptání nepoužívá roztok, ale využívá plyn k dopadu na povrch substrátu k jeho poškrábání, který se vyznačuje vysokou přesností zpracování.
"Izotropie" a "Anizotropie"
Při představování rozdílu mezi mokrým leptáním a suchým leptáním jsou základní slova „izotropní“ a „anizotropní“. Izotropie znamená, že fyzikální vlastnosti hmoty a prostoru se nemění se směrem a anizotropie znamená, že se fyzikální vlastnosti hmoty a prostoru mění se směrem.
Izotropní leptání znamená, že leptání probíhá stejným množstvím kolem určitého bodu a anizotropní leptání znamená, že leptání probíhá v různých směrech kolem určitého bodu. Například při leptání během výroby polovodičů se často volí anizotropní leptání tak, že se oškrábe pouze směr terče a ostatní směry zůstanou nedotčené.
Obrázky „Isotropic Etch“ a „Anisotropic Etch“
Mokré leptání pomocí chemikálií.
Mokré leptání využívá chemickou reakci mezi chemikálií a substrátem. Touto metodou není anizotropní leptání nemožné, ale je mnohem obtížnější než izotropní leptání. Existuje mnoho omezení pro kombinaci roztoků a materiálů a podmínky, jako je teplota substrátu, koncentrace roztoku a množství přísady, musí být přísně kontrolovány.
Bez ohledu na to, jak jemně jsou podmínky nastaveny, je obtížné dosáhnout mokrého leptání jemného zpracování pod 1 μm. Jedním z důvodů je potřeba kontrolovat boční leptání.
Podřezání je fenomén známý také jako podřezání. I když je naděje, že se materiál mokrým leptáním rozpustí pouze ve vertikálním směru (směru do hloubky), nelze zcela zabránit dopadu roztoku do stran, takže rozpouštění materiálu bude nevyhnutelně probíhat v rovnoběžném směru. . Díky tomuto jevu mokré leptání náhodně vytváří úseky, které jsou užší než cílová šířka. Tímto způsobem je při zpracování produktů, které vyžadují přesné řízení proudu, nízká reprodukovatelnost a nespolehlivá přesnost.
Příklady možných poruch mokrého leptání
Proč je suché leptání vhodné pro mikroobrábění
Popis souvisejícího stavu techniky Suché leptání vhodné pro anizotropní leptání se používá v procesech výroby polovodičů, které vyžadují vysoce přesné zpracování. Suché leptání je často označováno jako reaktivní iontové leptání (RIE), které může zahrnovat také plazmové leptání a naprašování v širokém smyslu, ale tento článek se zaměří na RIE.
Abychom vysvětlili, proč je anizotropní leptání jednodušší se suchým leptáním, podívejme se blíže na proces RIE. Je snadné to pochopit, když proces suchého leptání a seškrabávání substrátu rozdělíme na dva typy: „chemické leptání“ a „fyzikální leptání“.
Chemické leptání probíhá ve třech krocích. Nejprve se reaktivní plyny adsorbují na povrchu. Z reakčního plynu a materiálu substrátu se pak vytvoří reakční produkty a nakonec se reakční produkty desorbují. Při následném fyzikálním leptání je substrát leptán svisle dolů aplikací plynu argonu svisle na substrát.
Chemické leptání probíhá izotropně, zatímco fyzikální leptání může probíhat anizotropně řízením směru aplikace plynu. Díky tomuto fyzikálnímu leptání umožňuje suché leptání větší kontrolu nad směrem leptání než mokré leptání.
Suché a mokré leptání také vyžaduje stejné přísné podmínky jako mokré leptání, ale má vyšší reprodukovatelnost než mokré leptání a má mnoho snadněji ovladatelných položek. Proto není pochyb o tom, že suché leptání je pro průmyslovou výrobu příznivější.
Proč je mokré leptání stále potřeba
Jakmile pochopíte zdánlivě všemocné suché leptání, možná se budete divit, proč stále existuje mokré leptání. Důvod je však jednoduchý: mokré leptání zlevňuje výrobek.
Hlavním rozdílem mezi suchým a mokrým leptáním je cena. Chemikálie používané při mokrém leptání nejsou tak drahé a cena samotného zařízení je údajně asi 1/10 ceny zařízení pro suché leptání. Kromě toho je doba zpracování krátká a lze zpracovávat více substrátů současně, což snižuje výrobní náklady. V důsledku toho můžeme udržovat nízké náklady na produkty, což nám dává výhodu nad našimi konkurenty. Pokud nejsou požadavky na přesnost zpracování vysoké, mnoho firem zvolí pro hrubou hromadnou výrobu mokré leptání.
Proces leptání byl představen jako proces, který hraje roli v technologii mikrovýroby. Proces leptání se zhruba dělí na mokré leptání a suché leptání. Pokud je důležitá cena, první je lepší, a pokud je vyžadováno mikrozpracování pod 1 μm, je lepší druhé. V ideálním případě lze proces zvolit na základě produktu, který má být vyroben, a nákladů, spíše než podle toho, který z nich je lepší.
Čas odeslání: 16. dubna 2024