A félvezetőgyártásban létezik egy „maratásnak” nevezett technika a szubsztrátum vagy a hordozón kialakított vékony film feldolgozása során. A maratási technológia fejlődése szerepet játszott abban, hogy megvalósult az Intel alapítója, Gordon Moore 1965-ben megfogalmazott jóslata, miszerint „a tranzisztorok integrációs sűrűsége 1,5-2 éven belül megkétszereződik” (közismert nevén „Moore-törvény”).
A maratás nem „additív” folyamat, mint a lerakódás vagy kötés, hanem „kivonó” folyamat. Ezenkívül a különböző kaparási módszerek szerint két kategóriába sorolható, nevezetesen „nedves maratásra” és „száraz maratásra”. Egyszerűen fogalmazva, az előbbi olvasztási módszer, az utóbbi pedig ásási módszer.
Ebben a cikkben röviden ismertetjük az egyes maratási technológiák, a nedves és száraz maratás jellemzőit és különbségeit, valamint azokat az alkalmazási területeket, amelyekre mindegyik alkalmas.
A maratási folyamat áttekintése
Állítólag a rézkarc technológia Európában a 15. század közepén jött létre. Ekkor savat öntöttek egy gravírozott rézlemezbe, hogy a csupasz rezet korrodálják, mélynyomatot képezve. A korrózió hatásait kihasználó felületkezelési technikákat széles körben „maratásnak” nevezik.
A félvezetőgyártásban a maratási eljárás célja a szubsztrátum vagy film felvágása a hordozón a rajz szerint. A filmképzés, a fotolitográfia és a maratás előkészítő lépéseinek megismétlésével a síkszerkezetet háromdimenziós szerkezetté dolgozzák fel.
A különbség a nedves és a száraz maratás között
A fotolitográfiai eljárás után a feltárt szubsztrátumot nedvesen vagy szárazon maratással maratják.
A nedves maratás oldatot használ a felület marására és lekaparására. Bár ez a módszer gyorsan és olcsón feldolgozható, hátránya, hogy valamivel kisebb a feldolgozási pontosság. Ezért 1970 körül megszületett a száraz maratás. A száraz maratáshoz nem oldatot használnak, hanem gázzal ütik az aljzat felületét, hogy megkarcolják azt, amit nagy feldolgozási pontosság jellemez.
„Izotrópia” és „Anizotrópia”
A nedves és száraz maratás közötti különbség bemutatásakor az „izotróp” és az „anizotrop” szavak a lényeges szavak. Az izotrópia azt jelenti, hogy az anyag és a tér fizikai tulajdonságai nem változnak az irány függvényében, az anizotrópia pedig azt, hogy az anyag és a tér fizikai tulajdonságai az iránytól függően változnak.
Az izotróp maratás azt jelenti, hogy a maratás egy bizonyos pont körül azonos mértékben, az anizotróp maratás pedig azt jelenti, hogy egy bizonyos pont körül különböző irányban halad. Például a félvezetőgyártás során végzett maratásnál az anizotróp maratást gyakran úgy választják meg, hogy csak a célirányt kaparják le, a többi irányt érintetlenül hagyva.
Az „Izotropic Etch” és az „Anizotropic Etch” képei
Nedves maratás vegyszerekkel.
A nedves maratás egy vegyi anyag és egy szubsztrát közötti kémiai reakciót alkalmaz. Ezzel a módszerrel az anizotróp maratás nem lehetetlen, de sokkal nehezebb, mint az izotróp maratás. Az oldatok és anyagok kombinációjára számos korlátozás vonatkozik, és szigorúan ellenőrizni kell az olyan feltételeket, mint az aljzat hőmérséklete, az oldat koncentrációja és a hozzáadott mennyiség.
Bármilyen finoman is beállítjuk a körülményeket, a nedves maratással nehéz finom feldolgozást elérni 1 μm alatt. Ennek egyik oka az oldalmarás ellenőrzésének szükségessége.
Az alákínálás egy olyan jelenség, amelyet alákínálásnak is neveznek. Még ha remélhető is, hogy az anyag csak függőleges irányban (mélységi irányban) oldódik fel nedves maratással, lehetetlen teljesen megakadályozni, hogy az oldat oldalra csapódjon, így az anyag párhuzamos irányú oldódása elkerülhetetlenül folytatódik. . Ennek a jelenségnek köszönhetően a nedves maratás véletlenszerűen a célszélességnél keskenyebb szakaszokat hoz létre. Ily módon a pontos áramszabályozást igénylő termékek feldolgozásakor a reprodukálhatóság alacsony, a pontosság pedig megbízhatatlan.
Példák a nedves maratás lehetséges hibáira
Miért alkalmas a száraz maratás mikromegmunkálásra?
A kapcsolódó technika leírása Az anizotróp maratásra alkalmas száraz maratást olyan félvezetőgyártási eljárásokban alkalmazzák, amelyek nagy pontosságú feldolgozást igényelnek. A száraz maratást gyakran reaktív ionmaratásnak (RIE) nevezik, amely magában foglalhatja a plazmamaratot és a porlasztásos maratást is tág értelemben, de ez a cikk a RIE-re összpontosít.
Hogy megmagyarázzuk, miért egyszerűbb az anizotróp maratás a száraz maratással, nézzük meg közelebbről a RIE folyamatot. Könnyen érthető, ha a száraz maratást és az aljzat lekaparását két típusra osztjuk: „kémiai maratás” és „fizikai maratás”.
A kémiai maratás három lépésben történik. Először a reaktív gázok adszorbeálódnak a felületen. Ezután a reakciógázból és a szubsztrátumból reakciótermékek keletkeznek, végül a reakciótermékek deszorbeálódnak. Az ezt követő fizikai maratás során a hordozót függőlegesen lefelé maratják úgy, hogy függőlegesen argongázt juttatnak a hordozóra.
A kémiai maratás izotróp, míg a fizikai maratás anizotrop módon történhet a gáz alkalmazási irányának szabályozásával. Ennek a fizikai maratásának köszönhetően a száraz marás jobban szabályozza a maratási irányt, mint a nedves marás.
A száraz és nedves maratáshoz is ugyanolyan szigorú feltételek szükségesek, mint a nedves maratáshoz, de reprodukálhatósága jobb, mint a nedves maratáshoz, és számos könnyebben ellenőrizhető eleme van. Ezért kétségtelen, hogy a száraz maratás jobban kedvez az ipari termelésnek.
Miért van még mindig szükség a nedves maratásra?
Ha megérted a látszólag mindenható száraz maratást, elgondolkodhatsz azon, hogy miért létezik még mindig a nedves maratás. Az ok azonban egyszerű: a nedves maratással olcsóbb a termék.
A fő különbség a száraz és a nedves maratás között a költség. A nedves maratáshoz használt vegyszerek nem olyan drágák, és magának a berendezésnek az ára állítólag körülbelül 1/10-e a száraz marató berendezésének. Ezenkívül a feldolgozási idő rövid, és egyszerre több szubsztrát is feldolgozható, csökkentve a gyártási költségeket. Ennek eredményeként alacsonyan tudjuk tartani a termékköltségeket, így előnyt jelentünk versenytársainkkal szemben. Ha a feldolgozási pontossággal szemben támasztott követelmények nem magasak, sok vállalat a nedves maratást választja durva tömeggyártáshoz.
A maratási eljárást a mikrogyártási technológiában szerepet játszó eljárásként vezették be. A maratási folyamat nagyjából fel van osztva nedves és száraz maratásra. Ha a költség fontos, az előbbi jobb, ha pedig 1 μm alatti mikrofeldolgozás szükséges, akkor az utóbbi. Ideális esetben az előállítandó termék és a költségek alapján lehet kiválasztani egy eljárást, nem pedig azt, hogy melyik a jobb.
Feladás időpontja: 2024.04.16