У вытворчасці паўправаднікоў падчас апрацоўкі падкладкі або тонкай плёнкі, утворанай на падкладцы, існуе метад, які называецца "тручэнне". Развіццё тэхналогіі тручэння адыграла пэўную ролю ў ажыццяўленні прагнозу, зробленага заснавальнікам Intel Горданам Мурам у 1965 годзе аб тым, што «шчыльнасць інтэграцыі транзістараў падвоіцца праз 1,5-2 гады» (шырока вядомы як «закон Мура»).
Пратручванне - гэта не "дадатковы" працэс, як нанясенне або склейванне, а "аднімальны" працэс. Акрамя таго, у залежнасці ад розных метадаў выскрабання, ён дзеліцца на дзве катэгорыі, а менавіта «мокрае тручэнне» і «сухое тручэнне». Прасцей кажучы, першае - метад плаўлення, а другое - метад капання.
У гэтым артыкуле мы коратка растлумачым характарыстыкі і адрозненні кожнай тэхналогіі тручэння, мокрага і сухога тручэння, а таксама вобласці прымянення, для якіх кожная з іх падыходзіць.
Агляд працэсу тручэння
Кажуць, што тэхналогія тручэння зарадзілася ў Еўропе ў сярэдзіне XV стагоддзя. У той час кіслату залівалі ў гравіраваную медную пласціну, каб раз'ядаць голую медзь, утвараючы інтаглію. Метады апрацоўкі паверхні, якія выкарыстоўваюць эфекты карозіі, шырока вядомыя як "тручэнне".
Мэта працэсу тручэння ў вытворчасці паўправаднікоў - выразаць падкладку або плёнку на падкладцы ў адпаведнасці з чарцяжом. Пры паўтарэнні падрыхтоўчых этапаў фармавання плёнкі, фоталітаграфіі і тручэння плоская структура ператвараецца ў трохмерную структуру.
Розніца паміж мокрым і сухім тручэннем
Пасля працэсу фоталітаграфіі экспанаваная падкладка вільготна або сухо тручыцца ў працэсе тручэння.
Для мокрага тручэння выкарыстоўваецца раствор для тручэння і саскрабання паверхні. Хоць гэты метад можа быць апрацаваны хутка і танна, яго недахопам з'яўляецца тое, што дакладнасць апрацоўкі крыху ніжэй. Такім чынам, сухое тручэнне зарадзілася прыкладна ў 1970 годзе. Сухое тручэнне не выкарыстоўвае раствор, але выкарыстоўвае газ для ўдару па паверхні падкладкі, каб падрапаць яе, што характарызуецца высокай дакладнасцю апрацоўкі.
«Ізатрапія» і «Анізатрапія»
Пры прадстаўленні розніцы паміж вільготным і сухім тручэннем важныя словы "ізатропны" і "анізатропны". Ізатрапія азначае, што фізічныя ўласцівасці матэрыі і прасторы не змяняюцца ў залежнасці ад кірунку, а анізатрапія азначае, што фізічныя ўласцівасці матэрыі і прасторы змяняюцца ў залежнасці ад кірунку.
Ізатропнае тручэнне азначае, што тручэнне адбываецца аднолькава вакол пэўнай кропкі, а анізатропнае тручэнне азначае, што тручэнне адбываецца ў розных напрамках вакол пэўнай кропкі. Напрыклад, пры тручэнні падчас вытворчасці паўправаднікоў часта выбіраюць анізатропнае тручэнне, каб саскрабаць толькі мэтавы кірунак, пакідаючы іншыя напрамкі некранутымі.
Выявы «Isotropic Etch» і «Anisotropic Etch»
Мокрае тручэнне з выкарыстаннем хімікатаў.
Мокрае тручэнне выкарыстоўвае хімічную рэакцыю паміж хімічным рэчывам і падкладкай. З дапамогай гэтага метаду анізатропнае тручэнне не немагчыма, але гэта значна складаней, чым ізатропнае тручэнне. Ёсць шмат абмежаванняў на спалучэнне раствораў і матэрыялаў, і такія ўмовы, як тэмпература падкладкі, канцэнтрацыя раствора і колькасць дабаўкі, павінны строга кантралявацца.
Незалежна ад таго, наколькі дакладна адрэгуляваны ўмовы, вільготным тручэннем цяжка дасягнуць тонкай апрацоўкі ніжэй за 1 мкм. Адной з прычын гэтага з'яўляецца неабходнасць кантролю бакавога тручэння.
Падрэзка - гэта з'ява, таксама вядомая як падрэзка. Нават калі спадзявацца, што матэрыял будзе растварацца толькі ў вертыкальным кірунку (напрамку па глыбіні) шляхам вільготнага тручэння, немагчыма цалкам прадухіліць трапленне раствора ў бакі, таму растварэнне матэрыялу ў паралельным кірунку непазбежна будзе працягвацца . З-за гэтай з'явы мокрае тручэнне выпадковым чынам стварае секцыі, якія больш вузкія, чым мэтавая шырыня. Такім чынам, пры апрацоўцы прадуктаў, якія патрабуюць дакладнага кантролю току, узнаўляльнасць нізкая, а дакладнасць ненадзейная.
Прыклады магчымых збояў пры мокрым тручэнні
Чаму сухое тручэнне падыходзіць для мікраапрацоўкі
Апісанне адпаведнага ўзроўню тэхнікі Сухое тручэнне, прыдатнае для анізатропнага тручэння, выкарыстоўваецца ў працэсах вытворчасці паўправаднікоў, якія патрабуюць высокадакладнай апрацоўкі. Сухое тручэнне часта называюць рэактыўным іённым тручэннем (RIE), якое таксама можа ўключаць плазменнае тручэнне і распыленне ў шырокім сэнсе, але гэты артыкул будзе сканцэнтраваны на RIE.
Каб растлумачыць, чаму анізатропнае тручэнне прасцей з сухім тручэннем, давайце больш падрабязна разгледзім працэс RIE. Гэта лёгка зразумець, падзяліўшы працэс сухога тручэння і саскрабання падкладкі на два тыпу: «хімічнае тручэнне» і «фізічнае тручэнне».
Хімічнае тручэнне адбываецца ў тры этапы. Спачатку рэактыўныя газы адсарбуюцца на паверхні. Затым з рэакцыйнага газу і матэрыялу падкладкі ўтвараюцца прадукты рэакцыі, і, нарэшце, прадукты рэакцыі дэсарбуюцца. Пры наступным фізічным тручэнні падкладка вытраўліваецца вертыкальна ўніз шляхам прымянення газу аргону вертыкальна да падкладкі.
Хімічнае тручэнне адбываецца ізатропна, тады як фізічнае тручэнне можа адбывацца анізатропна, кантралюючы кірунак падачы газу. З-за гэтага фізічнага тручэння сухое тручэнне дазваляе больш кантраляваць кірунак тручэння, чым вільготнае тручэнне.
Сухое і вільготнае тручэнне таксама патрабуе такіх жа строгіх умоў, як і вільготнае тручэнне, але яно мае больш высокую ўзнаўляльнасць, чым мокрае тручэнне, і мае шмат элементаў, якімі лягчэй кіраваць. Такім чынам, няма сумневаў, што сухое тручэнне больш спрыяе прамысловай вытворчасці.
Чаму мокрае тручэнне ўсё яшчэ неабходна
Як толькі вы зразумееце, здавалася б, усемагутнае сухое тручэнне, вы можаце задацца пытаннем, чаму мокрае тручэнне ўсё яшчэ існуе. Аднак прычына простая: вільготнае тручэнне робіць прадукт таннейшым.
Асноўнае адрозненне паміж сухім і мокрым тручэннем - кошт. Хімічныя рэчывы, якія выкарыстоўваюцца пры мокрым тручэнні, не такія дарагія, а кошт самога абсталявання, як кажуць, складае прыкладна 1/10 кошту абсталявання для сухога тручэння. Акрамя таго, час апрацоўкі кароткі, і адначасова можна апрацоўваць некалькі падкладак, што зніжае вытворчыя выдаткі. У выніку мы можам падтрымліваць нізкія выдаткі на прадукцыю, што дае нам перавагу перад канкурэнтамі. Калі патрабаванні да дакладнасці апрацоўкі невысокія, многія кампаніі выберуць мокрае тручэнне для грубай масавай вытворчасці.
Працэс тручэння быў прадстаўлены як працэс, які гуляе ролю ў тэхналогіі мікравытворчасці. Працэс тручэння ўмоўна дзеліцца на вільготнае і сухое тручэнне. Калі важны кошт, першае лепш, а калі патрабуецца мікраапрацоўка ніжэй за 1 мкм, лепш другое. У ідэале працэс можа быць абраны на аснове выраблянага прадукту і кошту, а не таго, які з іх лепшы.
Час публікацыі: 16 красавіка 2024 г