ការពន្យល់លម្អិតអំពីគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិនៃការ etching ស្ងួត និង etching សើម

នៅក្នុងការផលិត semiconductor មានបច្ចេកទេសមួយហៅថា "etching" កំឡុងពេលដំណើរការស្រទាប់ខាងក្រោម ឬខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលបង្កើតឡើងនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម។ ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យា etching បានដើរតួនាទីក្នុងការសម្រេចបាននូវការព្យាករណ៍ដែលធ្វើឡើងដោយស្ថាបនិក Intel លោក Gordon Moore ក្នុងឆ្នាំ 1965 ថា "ដង់ស៊ីតេនៃការរួមបញ្ចូលនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រនឹងកើនឡើងទ្វេដងក្នុងរយៈពេល 1.5 ទៅ 2 ឆ្នាំ" (ដែលគេស្គាល់ជាទូទៅថាជា "ច្បាប់ Moore") ។

ការឆ្លាក់មិនមែនជាដំណើរការ "បន្ថែម" ដូចជាការបញ្ញើ ឬចំណងទេ ប៉ុន្តែជាដំណើរការ "ដក" ។ លើសពីនេះ យោងទៅតាមវិធីសាស្រ្តនៃការរើសអេតចាយផ្សេងៗគ្នា វាត្រូវបានបែងចែកជាពីរប្រភេទគឺ "ការឆ្លាក់សើម" និង "ការឆ្លាក់ស្ងួត"។ និយាយឱ្យសាមញ្ញ អតីតគឺជាវិធីសាស្ត្ររលាយ ហើយចុងក្រោយគឺជាវិធីសាស្ត្រជីក។

នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពន្យល់យ៉ាងខ្លីអំពីលក្ខណៈ និងភាពខុសគ្នានៃបច្ចេកវិទ្យា etching នីមួយៗ ការ etching សើម និង dry etching ក៏ដូចជាផ្នែកនៃកម្មវិធីដែលនីមួយៗគឺសមរម្យ។

ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃដំណើរការឆ្លាក់

បច្ចេកវិទ្យា​ឆ្លាក់​ត្រូវ​បាន​គេ​និយាយ​ថា​មាន​ដើម​កំណើត​នៅ​អឺរ៉ុប​ក្នុង​ពាក់​កណ្តាល​សតវត្សរ៍​ទី ១៥។ នៅពេលនោះ ទឹកអាស៊ីតត្រូវបានចាក់ចូលទៅក្នុងចានស្ពាន់ឆ្លាក់ ដើម្បីច្រេះទង់ដែងទទេ បង្កើតបានជា intaglio ។ បច្ចេកទេសព្យាបាលលើផ្ទៃដែលទាញយកផលប៉ះពាល់នៃការ corrosion ត្រូវបានគេស្គាល់យ៉ាងទូលំទូលាយថាជា "etching" ។

គោលបំណងនៃដំណើរការ etching នៅក្នុងការផលិត semiconductor គឺដើម្បីកាត់ស្រទាប់ខាងក្រោម ឬខ្សែភាពយន្តនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមយោងទៅតាមគំនូរ។ តាមរយៈការធ្វើឡើងវិញនូវជំហានត្រៀមរៀបចំនៃការបង្កើតខ្សែភាពយន្ត ការថតរូបភាព និងការឆ្លាក់រូប រចនាសម្ព័ន្ធប្លង់ត្រូវបានដំណើរការទៅជារចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រ។

ភាពខុសគ្នារវាង etching សើម និង etching ស្ងួត

បន្ទាប់ពីដំណើរការ photolithography ស្រទាប់ខាងក្រោមដែលលាតត្រដាងត្រូវបាន etched សើមឬស្ងួតនៅក្នុងដំណើរការ etching មួយ។

ការ​ឆ្លាក់​សើម​ប្រើ​សូលុយស្យុង​ដើម្បី​ឆ្លាក់ និង​លុប​ផ្ទៃ។ ទោះបីជាវិធីសាស្រ្តនេះអាចត្រូវបានដំណើរការយ៉ាងឆាប់រហ័សនិងថោកក៏ដោយគុណវិបត្តិរបស់វាគឺថាភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការគឺទាបជាងបន្តិច។ ដូច្នេះការឆ្លាក់ស្ងួតបានកើតនៅប្រហែលឆ្នាំ 1970។ ការឆ្លាក់ស្ងួតមិនប្រើដំណោះស្រាយទេ ប៉ុន្តែប្រើឧស្ម័នដើម្បីបុកផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោមដើម្បីកោសវា ដែលត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការខ្ពស់។

"Isotropy" និង "Anisotropy"

នៅពេលណែនាំពីភាពខុសគ្នារវាងការឆ្លាក់សើម និងការឆ្លាក់ស្ងួត ពាក្យសំខាន់ៗគឺ "isotropic" និង "anisotropic" ។ Isotropy មានន័យថា លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តនៃរូបធាតុ និងលំហមិនផ្លាស់ប្តូរតាមទិសដៅទេ ហើយ anisotropy មានន័យថា លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តនៃរូបធាតុ និងលំហប្រែប្រួលទៅតាមទិសដៅ។

Isotropic etching មានន័យថា etching ដំណើរការដោយចំនួនដូចគ្នានៅជុំវិញចំណុចជាក់លាក់មួយ ហើយ anisotropic etching មានន័យថា etching ដំណើរការក្នុងទិសដៅផ្សេងគ្នាជុំវិញចំណុចជាក់លាក់មួយ។ ឧទាហរណ៍ ក្នុងការ etching កំឡុងពេលផលិត semiconductor ការ etching anisotropic ត្រូវបានជ្រើសរើសជាញឹកញាប់ ដូច្នេះមានតែទិសដៅគោលដៅប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបាន scraped ដោយទុកទិសដៅផ្សេងទៀតនៅដដែល។

រូបភាពនៃ "Isotropic Etch" និង "Anisotropic Etch"

ជូតសើមដោយប្រើសារធាតុគីមី។

ការឆ្លាក់សើមប្រើប្រតិកម្មគីមីរវាងសារធាតុគីមី និងស្រទាប់ខាងក្រោម។ ជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តនេះ ការ etching anisotropic គឺមិនអាចទៅរួចនោះទេ ប៉ុន្តែវាពិបាកជាងការ etching isotropic ។ មានការរឹតបន្តឹងជាច្រើនលើការរួមបញ្ចូលគ្នានៃដំណោះស្រាយ និងសម្ភារៈ ហើយលក្ខខណ្ឌដូចជាសីតុណ្ហភាពស្រទាប់ខាងក្រោម ការប្រមូលផ្តុំដំណោះស្រាយ និងបរិមាណបន្ថែមត្រូវតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងតឹងរ៉ឹង។

មិនថាលក្ខខណ្ឌត្រូវបានកែតម្រូវយ៉ាងណានោះទេ ការឆ្លាក់សើមគឺពិបាកក្នុងការសម្រេចបាននូវដំណើរការល្អក្រោម 1 μm។ ហេតុផល​មួយ​សម្រាប់​បញ្ហា​នេះ​គឺ​តម្រូវ​ការ​ដើម្បី​គ្រប់គ្រង​ការ​ឆ្លាក់​ចំហៀង។

Undercutting គឺជាបាតុភូតដែលគេស្គាល់ផងដែរថាជា undercutting ។ ទោះបីជាវាត្រូវបានគេសង្ឃឹមថាសម្ភារៈនឹងត្រូវបានរំលាយតែក្នុងទិសដៅបញ្ឈរ (ទិសដៅជម្រៅ) ដោយការ etching សើមវាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការទប់ស្កាត់ទាំងស្រុងដំណោះស្រាយពីការប៉ះភាគីដូច្នេះការរំលាយនៃសម្ភារៈក្នុងទិសដៅស្របនឹងបន្តដោយជៀសមិនរួច។ . ដោយសារបាតុភូតនេះ ការឆ្លាក់សើមដោយចៃដន្យបង្កើតផ្នែកដែលតូចជាងទទឹងគោលដៅ។ នៅក្នុងវិធីនេះ, នៅពេលដែលដំណើរការផលិតផលដែលតម្រូវឱ្យមានការត្រួតពិនិត្យបច្ចុប្បន្នច្បាស់លាស់, ការផលិតឡើងវិញមានកម្រិតទាបហើយភាពត្រឹមត្រូវគឺមិនគួរឱ្យទុកចិត្ត។

ឧទហរណ៍នៃការបរាជ័យដែលអាចកើតមាននៅក្នុងការផ្សាំសើម

ហេតុអ្វីបានជា etching ស្ងួតគឺសមរម្យសម្រាប់ micromachining

ការពិពណ៌នាអំពីសិល្បៈដែលទាក់ទង ការឆ្លាក់ស្ងួតដែលសមរម្យសម្រាប់ anisotropic etching ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងដំណើរការផលិត semiconductor ដែលទាមទារដំណើរការដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។ ការឆ្លាក់ស្ងួតត្រូវបានសំដៅជាញឹកញាប់ថាជាការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្ម (RIE) ដែលអាចរួមបញ្ចូលផងដែរនូវការឆ្លាក់ប្លាស្មា និងការឆ្លាក់ប្រឡាក់ក្នុងន័យទូលំទូលាយ ប៉ុន្តែអត្ថបទនេះនឹងផ្តោតលើ RIE ។

ដើម្បីពន្យល់ពីមូលហេតុដែលការ etching anisotropic គឺងាយស្រួលជាងជាមួយនឹងការ etching ស្ងួត ចូរយើងពិនិត្យមើលឱ្យកាន់តែច្បាស់អំពីដំណើរការ RIE ។ វាងាយស្រួលយល់ដោយបែងចែកដំណើរការនៃការ etching ស្ងួត និង scraping ស្រទាប់ខាងក្រោមចេញជាពីរប្រភេទ: " etching គីមី " និង " etching រាងកាយ " ។

ការឆ្លាក់គីមីកើតឡើងជាបីជំហាន។ ទីមួយ ឧស្ម័នប្រតិកម្មត្រូវបានស្រូបយកនៅលើផ្ទៃ។ បន្ទាប់មកផលិតផលប្រតិកម្មត្រូវបានបង្កើតឡើងពីឧស្ម័នប្រតិកម្ម និងសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយទីបំផុតផលិតផលប្រតិកម្មត្រូវបាន desorbed ។ នៅក្នុងការ etching រាងកាយជាបន្តបន្ទាប់ ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបាន etched បញ្ឈរចុះក្រោម ដោយអនុវត្តឧស្ម័ន argon បញ្ឈរទៅស្រទាប់ខាងក្រោម។

ការឆ្លាក់គីមីកើតឡើងដោយអ៊ីសូត្រូពិច ចំណែកឯការឆ្លាក់រូបរាងកាយអាចកើតឡើងដោយ anisotropically ដោយគ្រប់គ្រងទិសដៅនៃការប្រើប្រាស់ឧស្ម័ន។ ដោយសារតែការ etching រាងកាយនេះ etching ស្ងួតអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងបន្ថែមទៀតលើទិសដៅ etching ជាង etching សើម។

ការឆ្លាក់ស្ងួត និងសើមក៏ទាមទារលក្ខខណ្ឌតឹងរ៉ឹងដូចគ្នាទៅនឹងការឆ្លាក់សើមដែរ ប៉ុន្តែវាមានលទ្ធភាពផលិតឡើងវិញបានខ្ពស់ជាងការឆ្លាក់សើម និងមានវត្ថុងាយស្រួលគ្រប់គ្រងជាច្រើន។ ដូច្នេះហើយ គ្មានការងឿងឆ្ងល់ទេថា ការឆ្លាក់ស្ងួត គឺមានអំណោយផលដល់ផលិតកម្មឧស្សាហកម្ម។

ហេតុអ្វីបានជាការត្បាញសើមនៅតែត្រូវការ

នៅពេលដែលអ្នកយល់ពីការ etching ស្ងួតដែលមើលទៅហាក់ដូចជាមានសក្តានុពល អ្នកប្រហែលជាឆ្ងល់ថាហេតុអ្វីបានជាការ etching សើមនៅតែមាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយហេតុផលគឺសាមញ្ញ: ការឆ្លាក់សើមធ្វើឱ្យផលិតផលមានតម្លៃថោក។

ភាពខុសគ្នាសំខាន់រវាង etching ស្ងួត និង etching សើម គឺជាការចំណាយ។ សារធាតុគីមីដែលប្រើក្នុងការ etching សើមគឺមិនថ្លៃនោះទេ ហើយតម្លៃនៃឧបករណ៍ខ្លួនវាត្រូវបានគេនិយាយថាប្រហែល 1/10 នៃឧបករណ៍ etching ស្ងួត។ លើសពីនេះទៀតពេលវេលាដំណើរការគឺខ្លីហើយស្រទាប់ខាងក្រោមជាច្រើនអាចត្រូវបានដំណើរការក្នុងពេលតែមួយដោយកាត់បន្ថយថ្លៃដើមផលិតកម្ម។ ជាលទ្ធផល យើងអាចរក្សាតម្លៃផលិតផលទាប ដោយផ្តល់ឱ្យយើងនូវគុណសម្បត្តិជាងដៃគូប្រកួតប្រជែងរបស់យើង។ ប្រសិនបើតម្រូវការសម្រាប់ភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការមិនខ្ពស់នោះ ក្រុមហ៊ុនជាច្រើននឹងជ្រើសរើស etching សើមសម្រាប់ផលិតកម្មរដុប។

ដំណើរការ etching ត្រូវបានណែនាំជាដំណើរការដែលដើរតួនាទីនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា microfabrication ។ ដំណើរការ etching ត្រូវបានបែងចែកប្រហែលទៅជា etching សើម និង etching ស្ងួត។ ប្រសិនបើការចំណាយមានសារៈសំខាន់ អតីតគឺល្អជាង ហើយប្រសិនបើ microprocessing ក្រោម 1 μm ត្រូវបានទាមទារ ក្រោយមកទៀតគឺល្អជាង។ តាមឧត្ដមគតិ ដំណើរការមួយអាចត្រូវបានជ្រើសរើសដោយផ្អែកលើផលិតផលដែលត្រូវផលិត និងតម្លៃ ជាជាងមួយណាល្អជាង។