Na fabricación de semicondutores, existe unha técnica chamada "grabado" durante o procesamento dun substrato ou dunha película delgada formada sobre o substrato. O desenvolvemento da tecnoloxía de gravado xogou un papel na realización da predición feita polo fundador de Intel, Gordon Moore, en 1965, de que "a densidade de integración dos transistores duplicarase en 1,5 ou 2 anos" (coñecida comunmente como "Lei de Moore").
O gravado non é un proceso "aditivo" como a deposición ou a unión, senón un proceso "subtractivo". Ademais, segundo os diferentes métodos de raspado, divídese en dúas categorías, a saber, "grabado húmido" e "grabado en seco". Para dicilo simplemente, o primeiro é un método de fusión e o segundo é un método de escavación.
Neste artigo explicaremos brevemente as características e diferenzas de cada tecnoloxía de gravado, gravado en húmido e en seco, así como as áreas de aplicación para as que cada unha é adecuada.
Visión xeral do proceso de gravado
Dise que a tecnoloxía do gravado se orixinou en Europa a mediados do século XV. Nese momento, bótase ácido nunha placa de cobre gravada para corroer o cobre espido, formando un intaglio. As técnicas de tratamento de superficies que aproveitan os efectos da corrosión son amplamente coñecidas como "grabado".
O propósito do proceso de gravado na fabricación de semicondutores é cortar o substrato ou a película sobre o substrato segundo o debuxo. Ao repetir os pasos preparatorios da formación de películas, fotolitografía e gravado, a estrutura plana é procesada nunha estrutura tridimensional.
A diferenza entre o gravado húmido e o gravado en seco
Despois do proceso de fotolitografía, o substrato exposto é gravado en húmido ou en seco nun proceso de gravado.
O gravado húmido utiliza unha solución para gravar e raspar a superficie. Aínda que este método pódese procesar de forma rápida e barata, a súa desvantaxe é que a precisión do procesamento é lixeiramente menor. Polo tanto, o gravado en seco naceu ao redor de 1970. O gravado en seco non usa unha solución, senón que usa gas para golpear a superficie do substrato para rascalo, que se caracteriza por unha alta precisión de procesamento.
"Isotropía" e "Anisotropía"
Ao introducir a diferenza entre o gravado húmido e o gravado en seco, as palabras esenciais son "isótropo" e "anisótropo". A isotropía significa que as propiedades físicas da materia e do espazo non cambian coa dirección, e a anisotropía significa que as propiedades físicas da materia e do espazo varían coa dirección.
O gravado isotrópico significa que o gravado avanza na mesma cantidade ao redor dun punto determinado, e o gravado anisótropo significa que o gravado avanza en diferentes direccións ao redor dun determinado punto. Por exemplo, no gravado durante a fabricación de semicondutores, o gravado anisótropo adoita escollerse para que só se raspe a dirección do obxectivo, deixando outras direccións intactas.
Imaxes de "Grabado Isotrópico" e "Grabado Anisotrópico"
Gravado húmido con produtos químicos.
O gravado húmido utiliza unha reacción química entre un produto químico e un substrato. Con este método, o gravado anisótropo non é imposible, pero é moito máis difícil que o gravado isotrópico. Existen moitas restricións na combinación de solucións e materiais, e as condicións como a temperatura do substrato, a concentración da solución e a cantidade de adición deben controlarse rigorosamente.
Non importa o fin que se axusten as condicións, o gravado húmido é difícil de conseguir un procesamento fino por debaixo de 1 μm. Unha razón para isto é a necesidade de controlar o gravado lateral.
O undercutting é un fenómeno tamén coñecido como undercutting. Aínda que se espera que o material se disolva só na dirección vertical (dirección da profundidade) mediante un gravado húmido, é imposible evitar completamente que a solución golpee os lados, polo que a disolución do material na dirección paralela inevitablemente procederá. . Debido a este fenómeno, o gravado húmido produce aleatoriamente seccións que son máis estreitas que o ancho obxectivo. Deste xeito, ao procesar produtos que requiren un control preciso da corrente, a reproducibilidade é baixa e a precisión non é fiable.
Exemplos de posibles fallos no gravado húmido
Por que o gravado en seco é axeitado para o micromecanizado
Descrición da técnica relacionada O gravado en seco axeitado para o gravado anisótropo utilízase nos procesos de fabricación de semicondutores que requiren un procesamento de alta precisión. O gravado en seco adoita denominarse gravado con ións reactivos (RIE), que tamén pode incluír o gravado por plasma e o gravado por pulverización catódica nun sentido amplo, pero este artigo centrarase na RIE.
Para explicar por que o gravado anisotrópico é máis sinxelo co gravado en seco, vexamos máis de cerca o proceso RIE. É fácil de entender dividindo o proceso de gravado en seco e raspado do substrato en dous tipos: "gravado químico" e "grabado físico".
O gravado químico ocorre en tres pasos. En primeiro lugar, os gases reactivos son adsorbidos na superficie. Os produtos de reacción fórmanse entón a partir do gas de reacción e do material do substrato e, finalmente, os produtos de reacción son desorbidos. No gravado físico posterior, o substrato está gravado verticalmente cara abaixo aplicando gas argón verticalmente ao substrato.
O gravado químico ocorre isotrópicamente, mentres que o gravado físico pode ocorrer anisotropamente controlando a dirección da aplicación do gas. Debido a este gravado físico, o gravado en seco permite máis control sobre a dirección do gravado que o en húmido.
O gravado en seco e húmido tamén require as mesmas condicións estritas que o gravado húmido, pero ten unha maior reproducibilidade que o gravado húmido e ten moitos elementos máis fáciles de controlar. Polo tanto, non hai dúbida de que o gravado en seco é máis propicio para a produción industrial.
Por que aínda é necesario o gravado húmido
Unha vez que entendas o gravado en seco aparentemente omnipotente, podes preguntar por que aínda existe o gravado húmido. Non obstante, a razón é sinxela: o gravado húmido fai que o produto sexa máis barato.
A principal diferenza entre o gravado en seco e o en húmido é o custo. Os produtos químicos utilizados no gravado húmido non son tan caros, e dise que o prezo do propio equipo é de aproximadamente 1/10 do dos equipos de gravado en seco. Ademais, o tempo de procesamento é curto e pódense procesar varios substratos ao mesmo tempo, reducindo os custos de produción. Como resultado, podemos manter os custos dos produtos baixos, dándonos unha vantaxe sobre os nosos competidores. Se os requisitos para a precisión do procesamento non son altos, moitas empresas escollerán o gravado húmido para a produción en masa áspera.
O proceso de gravado foi introducido como un proceso que xoga un papel na tecnoloxía de microfabricación. O proceso de gravado divídese aproximadamente en gravado húmido e gravado en seco. Se o custo é importante, o primeiro é mellor, e se é necesario un microprocesamento inferior a 1 μm, o segundo é mellor. O ideal é que se elixa un proceso en función do produto que se vai producir e do custo, en lugar de cal é mellor.
Hora de publicación: 16-Abr-2024