În fabricarea semiconductorilor, există o tehnică numită „gravare” în timpul prelucrării unui substrat sau a unei pelicule subțiri formate pe substrat. Dezvoltarea tehnologiei de gravare a jucat un rol în realizarea predicției făcute de fondatorul Intel Gordon Moore în 1965 că „densitatea de integrare a tranzistorilor se va dubla în 1,5 până la 2 ani” (cunoscută în mod obișnuit ca „Legea lui Moore”).
Gravarea nu este un proces „aditiv” precum depunerea sau lipirea, ci un proces „străgător”. În plus, în funcție de diferitele metode de răzuire, acesta este împărțit în două categorii și anume „gravare umedă” și „gravare uscată”. Pentru a spune simplu, prima este o metodă de topire, iar cea de-a doua este o metodă de săpat.
În acest articol, vom explica pe scurt caracteristicile și diferențele fiecărei tehnologii de gravare, gravare umedă și gravare uscată, precum și domeniile de aplicare pentru care fiecare este potrivită.
Prezentare generală a procesului de gravare
Se spune că tehnologia de gravare ar fi apărut în Europa la mijlocul secolului al XV-lea. În acel moment, acidul a fost turnat într-o placă de cupru gravată pentru a coroda cuprul gol, formând o intaglio. Tehnicile de tratare a suprafeței care exploatează efectele coroziunii sunt cunoscute pe scară largă ca „gravare”.
Scopul procesului de gravare în fabricarea semiconductorilor este de a tăia substratul sau filmul pe substrat conform desenului. Prin repetarea etapelor pregătitoare de formare a filmului, fotolitografie și gravare, structura plană este procesată într-o structură tridimensională.
Diferența dintre gravarea umedă și gravarea uscată
După procesul de fotolitografie, substratul expus este gravat umed sau uscat într-un proces de gravare.
Gravarea umedă folosește o soluție pentru a grava și a răzui suprafața. Deși această metodă poate fi procesată rapid și ieftin, dezavantajul ei este că precizia de procesare este puțin mai mică. Prin urmare, gravura uscată a luat naștere în jurul anului 1970. Gravarea uscată nu folosește o soluție, ci folosește gaz pentru a lovi suprafața substratului pentru a o zgâria, care se caracterizează printr-o precizie ridicată de prelucrare.
„Izotropie” și „Anizotropie”
Când se introduce diferența dintre gravarea umedă și gravarea uscată, cuvintele esențiale sunt „izotrop” și „anizotrop”. Izotropia înseamnă că proprietățile fizice ale materiei și spațiului nu se modifică în funcție de direcție, iar anizotropia înseamnă că proprietățile fizice ale materiei și spațiului variază în funcție de direcție.
Gravarea izotropă înseamnă că gravarea se desfășoară în aceeași cantitate în jurul unui anumit punct, iar gravarea anizotropă înseamnă că gravarea se desfășoară în direcții diferite în jurul unui anumit punct. De exemplu, în gravarea în timpul fabricării semiconductoarelor, gravarea anizotropă este adesea aleasă astfel încât numai direcția țintă să fie răzuită, lăsând alte direcții intacte.
Imagini cu „Cordarea izotropă” și „Gradarea anizotropă”
Gravare umedă folosind substanțe chimice.
Gravarea umedă utilizează o reacție chimică între o substanță chimică și un substrat. Cu această metodă, gravarea anizotropă nu este imposibilă, dar este mult mai dificilă decât gravarea izotropă. Există multe restricții privind combinația de soluții și materiale, iar condiții precum temperatura substratului, concentrația soluției și cantitatea de adăugare trebuie controlate strict.
Indiferent cât de fin sunt reglate condițiile, gravura umedă este dificil de realizat o prelucrare fină sub 1 μm. Un motiv pentru aceasta este necesitatea de a controla gravarea laterală.
Undercutting este un fenomen cunoscut și sub denumirea de undercutting. Chiar dacă se speră că materialul va fi dizolvat doar în direcția verticală (direcția adâncimii) prin gravare umedă, este imposibil să împiedicați complet soluția să lovească părțile laterale, astfel încât dizolvarea materialului în direcția paralelă va continua inevitabil. . Datorită acestui fenomen, gravarea umedă produce aleatoriu secțiuni care sunt mai înguste decât lățimea țintă. În acest fel, atunci când se prelucrează produse care necesită un control precis al curentului, reproductibilitatea este scăzută, iar acuratețea este nesigură.
Exemple de posibile defecțiuni în gravarea umedă
De ce gravarea uscată este potrivită pentru microprelucrare
Descrierea tehnicii înrudite Gravarea uscată adecvată pentru gravarea anizotropă este utilizată în procesele de fabricare a semiconductorilor care necesită o prelucrare de înaltă precizie. Gravarea uscată este adesea denumită gravare cu ioni reactivi (RIE), care poate include, de asemenea, gravarea cu plasmă și gravarea prin pulverizare într-un sens larg, dar acest articol se va concentra pe RIE.
Pentru a explica de ce gravarea anizotropă este mai ușoară cu gravarea uscată, să aruncăm o privire mai atentă asupra procesului RIE. Este ușor de înțeles împărțind procesul de gravare uscată și răzuire a substratului în două tipuri: „gravare chimică” și „gravare fizică”.
Gravarea chimică are loc în trei etape. În primul rând, gazele reactive sunt adsorbite la suprafață. Produșii de reacție sunt apoi formați din gazul de reacție și materialul de substrat și, în final, produsele de reacție sunt desorbite. În gravarea fizică ulterioară, substratul este gravat vertical în jos prin aplicarea de gaz argon vertical pe substrat.
Gravarea chimică are loc izotrop, în timp ce gravarea fizică poate avea loc anizotrop prin controlul direcției de aplicare a gazului. Datorită acestei gravuri fizice, gravarea uscată permite mai mult control asupra direcției de gravare decât gravarea umedă.
Gravurarea uscată și umedă necesită, de asemenea, aceleași condiții stricte ca și gravarea umedă, dar are o reproductibilitate mai mare decât gravarea umedă și are multe articole mai ușor de controlat. Prin urmare, nu există nicio îndoială că gravarea uscată este mai favorabilă producției industriale.
De ce este încă necesară gravarea umedă
Odată ce înțelegeți gravura uscată aparent omnipotentă, vă puteți întreba de ce încă mai există gravarea umedă. Cu toate acestea, motivul este simplu: gravarea umedă face produsul mai ieftin.
Principala diferență între gravarea uscată și gravarea umedă este costul. Substanțele chimice utilizate în gravarea umedă nu sunt atât de scumpe, iar prețul echipamentului în sine este de aproximativ 1/10 din cel al echipamentului de gravare uscată. În plus, timpul de procesare este scurt și pot fi prelucrate mai multe substraturi în același timp, reducând costurile de producție. Drept urmare, putem menține costurile produselor scăzute, oferindu-ne un avantaj față de concurenții noștri. Dacă cerințele pentru precizia prelucrării nu sunt mari, multe companii vor alege gravarea umedă pentru producția brută în masă.
Procesul de gravare a fost introdus ca un proces care joacă un rol în tehnologia de microfabricare. Procesul de gravare este împărțit aproximativ în gravare umedă și gravare uscată. Dacă costul este important, primul este mai bun, iar dacă este necesară o microprocesare sub 1 μm, cea din urmă este mai bună. În mod ideal, un proces poate fi ales în funcție de produsul care urmează să fie produs și de cost, mai degrabă decât care este mai bun.
Ora postării: 16-apr-2024