Pochopenie rozdielov v leptaní medzi doskami kremíka a karbidu kremíka

V procesoch suchého leptania, najmä reaktívneho iónového leptania (RIE), vlastnosti leptaného materiálu hrajú významnú úlohu pri určovaní rýchlosti leptania a konečnej morfológie leptaných štruktúr. Toto je obzvlášť dôležité pri porovnávaní správania pri leptaníkremíkové doštičkyadoštičky z karbidu kremíka (SiC).. Zatiaľ čo oba sú bežnými materiálmi pri výrobe polovodičov, ich výrazne odlišné fyzikálne a chemické vlastnosti vedú k kontrastným výsledkom leptania.

Porovnanie vlastností materiálu:kremíkvs.Karbid kremíka

Z tabuľky je zrejmé, že SiC je oveľa tvrdší ako kremík, s tvrdosťou podľa Mohsa 9,5, ktorá sa približuje tvrdosti diamantu (tvrdosť podľa Mohsa 10). Okrem toho SiC vykazuje oveľa väčšiu chemickú inertnosť, čo znamená, že vyžaduje vysoko špecifické podmienky, aby mohol prejsť chemickými reakciami.

Proces leptania:kremíkvs.Karbid kremíka

Leptanie RIE zahŕňa fyzické bombardovanie aj chemické reakcie. Pre materiály ako kremík, ktoré sú menej tvrdé a chemicky reaktívnejšie, tento proces funguje efektívne. Chemická reaktivita kremíka umožňuje ľahšie leptanie pri vystavení reaktívnym plynom, ako je fluór alebo chlór, a fyzikálne bombardovanie iónmi môže ľahko narušiť slabšie väzby v kremíkovej mriežke.

Na rozdiel od toho SiC predstavuje významné výzvy vo fyzikálnych aj chemických aspektoch procesu leptania. Fyzikálne bombardovanie SiC má menší vplyv kvôli jeho vyššej tvrdosti a kovalentné väzby Si-C majú oveľa vyššiu energiu väzby, čo znamená, že je oveľa ťažšie ich rozbiť. Vysoká chemická inertnosť SiC tento problém ďalej zhoršuje, pretože nereaguje ľahko s typickými leptacími plynmi. Výsledkom je, že napriek tomu, že je doštička SiC tenšia, má tendenciu leptať sa pomalšie a nerovnomerne v porovnaní s kremíkovými doskami.

Prečo sa kremík leptá rýchlejšie ako SiC?

Pri leptaní kremíkových plátkov má nižšia tvrdosť materiálu a reaktívnejší charakter za následok hladší a rýchlejší proces, dokonca aj pre hrubšie pláty, ako je kremík s hrúbkou 675 µm. Avšak pri leptaní tenších SiC doštičiek (350 µm) sa proces leptania stáva ťažším kvôli tvrdosti materiálu a ťažkostiam pri lámaní Si-C väzieb.

Navyše, pomalšie leptanie SiC možno pripísať jeho vyššej tepelnej vodivosti. SiC rýchlo odvádza teplo, čím znižuje lokalizovanú energiu, ktorá by inak pomáhala riadiť reakcie leptania. To je obzvlášť problematické pri procesoch, ktoré sa spoliehajú na tepelné efekty, ktoré pomáhajú pri prerušovaní chemických väzieb.

Rýchlosť leptania SiC

Rýchlosť leptania SiC je v porovnaní s kremíkom výrazne nižšia. Za optimálnych podmienok môže rýchlosť leptania SiC dosiahnuť približne 700 nm za minútu, ale zvýšenie tejto rýchlosti je náročné vzhľadom na tvrdosť a chemickú stabilitu materiálu. Akékoľvek úsilie o zvýšenie rýchlosti leptania musí starostlivo vyvážiť intenzitu fyzikálneho bombardovania a zloženie reaktívneho plynu, bez toho, aby sa ohrozila rovnomernosť leptania alebo kvalita povrchu.

Použitie SiO₂ ako maskovacej vrstvy pre SiC leptanie

Jedným z účinných riešení problémov, ktoré predstavuje leptanie SiC, je použitie robustnej maskovej vrstvy, ako je hrubšia vrstva SiO₂. SiO₂ je odolnejší voči prostrediu reaktívneho iónového leptania, chráni základný SiC pred nežiaducim leptaním a zaisťuje lepšiu kontrolu nad leptanými štruktúrami.

Voľba hrubšej vrstvy masky SiO₂ poskytuje dostatočnú ochranu pred fyzikálnym bombardovaním a obmedzenou chemickou reaktivitou SiC, čo vedie k konzistentnejším a presnejším výsledkom leptania.

Záverom možno povedať, že leptanie doštičiek SiC vyžaduje v porovnaní s kremíkom špecializovanejšie prístupy, berúc do úvahy extrémnu tvrdosť, vysokú energiu väzby a chemickú inertnosť materiálu. Použitie vhodných vrstiev masky, ako je SiO₂, a optimalizácia procesu RIE môže pomôcť prekonať niektoré z týchto ťažkostí v procese leptania.

Semicorex ponúka vysokokvalitné komponenty ako naprleptací krúžok, sprchová hlavicaatď. na leptanie alebo implantáciu iónov. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com