У производњи полупроводника постоји техника која се зове „јеткање“ током обраде подлоге или танког филма формираног на подлози. Развој технологије гравирања одиграо је улогу у реализацији предвиђања оснивача Интела Гордона Мура 1965. да ће се „густина интеграције транзистора удвостручити за 1,5 до 2 године“ (познато као „Муров закон“).
Јеткање није „адитивни“ процес попут таложења или везивања, већ „субтрактиван“ процес. Поред тога, према различитим методама стругања, подељен је у две категорије, односно „мокро гравирање“ и „суво гравирање“. Поједностављено речено, први је метод топљења, а други метод копања.
У овом чланку ћемо укратко објаснити карактеристике и разлике сваке технологије гравирања, мокрог и сувог гравирања, као и области примене за које је свака погодна.
Преглед процеса гравирања
Каже се да је технологија гравирања настала у Европи средином 15. века. У то време, киселина је сипана у гравирану бакарну плочу како би кородирала голи бакар, формирајући дубоки траг. Технике површинске обраде које искоришћавају ефекте корозије су надалеко познате као „јеткање“.
Сврха процеса нагризања у производњи полупроводника је да сече подлога или филм на подлози према цртежу. Понављањем припремних корака формирања филма, фотолитографије и гравирања, планарна структура се обрађује у тродимензионалну структуру.
Разлика између влажног и сувог гравирања
Након процеса фотолитографије, изложена подлога се мокра или сува угравира у процесу јеткања.
Влажно гравирање користи раствор за нагризање и стругање површине. Иако се ова метода може брзо и јефтино обрадити, њен недостатак је што је тачност обраде нешто нижа. Дакле, суво гравирање је рођено око 1970. Суво гравирање не користи раствор, већ користи гас да удари у површину подлоге да би је изгребао, што се одликује високом прецизношћу обраде.
"Изотропија" и "Анизотропија"
Када се уводи разлика између влажног и сувог гравирања, битне речи су „изотропно“ и „анизотропно“. Изотропија значи да се физичка својства материје и простора не мењају са правцем, а анизотропија значи да се физичка својства материје и простора мењају са правцем.
Изотропно јеткање значи да се гравирање одвија у истој количини око одређене тачке, а анизотропно јеткање значи да се гравирање одвија у различитим правцима око одређене тачке. На пример, у гравирању током производње полупроводника, анизотропно јеткање се често бира тако да се струже само циљни правац, а остали правци остају нетакнути.
Слике „Изотропног нагризања“ и „Анизотропног гравирања“
Влажно гравирање коришћењем хемикалија.
Мокро нагризање користи хемијску реакцију између хемикалије и подлоге. Овом методом анизотропно јеткање није немогуће, али је много теже од изотропног. Постоје многа ограничења у вези са комбинацијом раствора и материјала, а услови као што су температура супстрата, концентрација раствора и количина додавања морају бити строго контролисани.
Без обзира на то колико су фино подешени услови, мокрим јеткањем је тешко постићи фину обраду испод 1 μм. Један од разлога за ово је потреба да се контролише бочно урезивање.
Подрезивање је феномен познат и као поткусуривање. Чак и ако се нада да ће се материјал растворити само у вертикалном правцу (смер дубине) мокрим нагризањем, немогуће је у потпуности спречити да раствор удари на странице, тако да ће растварање материјала у паралелном правцу неминовно ићи. . Због овог феномена, мокро гравирање насумично производи делове који су ужи од циљне ширине. На овај начин, при обради производа који захтевају прецизну контролу струје, поновљивост је ниска, а тачност непоуздана.
Примери могућих грешака у мокром нагризању
Зашто је суво гравирање погодно за микромашинску обраду
Опис сродне технике Суво јеткање погодно за анизотропно јеткање се користи у процесима производње полупроводника који захтевају обраду високе прецизности. Суво јеткање се често назива реактивним јонским јеткањем (РИЕ), што такође може укључивати јеткање плазмом и нагризање распршивањем у ширем смислу, али овај чланак ће се фокусирати на РИЕ.
Да бисмо објаснили зашто је анизотропно гравирање лакше са сувим гравирањем, хајде да ближе погледамо РИЕ процес. Лако је разумети поделом процеса сувог нагризања и стругања са подлоге на два типа: „хемијско нагризање“ и „физичко нагризање“.
Хемијско нагризање се одвија у три корака. Прво, реактивни гасови се адсорбују на површини. Реакциони производи се затим формирају из реакционог гаса и материјала супстрата, а на крају се производи реакције десорбују. У следећем физичком нагризању, супстрат се угравира вертикално надоле наношењем гаса аргона вертикално на подлогу.
Хемијско нагризање се дешава изотропно, док физичко нагризање може да се деси анизотропно контролисањем правца примене гаса. Због овог физичког гравирања, суво гравирање омогућава већу контролу над правцем гравирања него мокро гравирање.
Суво и мокро гравирање такође захтева исте строге услове као и мокро гравирање, али има већу поновљивост од мокрог гравирања и има много ставки које је лакше контролисати. Стога, нема сумње да је суво гравирање погодније за индустријску производњу.
Зашто је мокро гравирање и даље потребно
Једном када схватите наизглед свемоћно суво гравирање, можда ћете се запитати зашто мокро гравирање још увек постоји. Међутим, разлог је једноставан: мокро гравирање чини производ јефтинијим.
Главна разлика између сувог и мокрог гравирања је цена. Хемикалије које се користе за мокро гравирање нису толико скупе, а каже се да је цена саме опреме око 1/10 цене опреме за суво гравирање. Поред тога, време обраде је кратко и више супстрата се може обрадити истовремено, смањујући трошкове производње. Као резултат тога, можемо задржати трошкове производа ниским, што нам даје предност у односу на наше конкуренте. Ако захтеви за тачност обраде нису високи, многе компаније ће изабрати мокро гравирање за грубу масовну производњу.
Процес гравирања је уведен као процес који игра улогу у технологији микрофабрикације. Процес гравирања је грубо подељен на мокро и суво гравирање. Ако је цена важна, прво је боље, а ако је потребна микрообрада испод 1 μм, друго је боље. У идеалном случају, процес се може изабрати на основу производа који се производи и цене, а не који је бољи.
Време поста: 16.04.2024