Etsen en geëtste morfologie

Bij het productieproces van halfgeleiderchips lijken we op het bouwen van een wolkenkrabber op een rijstkorrel. De lithografiemachine is als een stadsplanner, die "licht" gebruikt om de blauwdruk voor het gebouw op de wafer te tekenen; terwijl etsen is als een beeldhouwer met precisiegereedschap, verantwoordelijk voor het nauwkeurig uitsnijden van de kanalen, gaten en lijnen volgens de blauwdruk. Als je de dwarsdoorsnede van deze ‘kanalen’ zorgvuldig observeert, zul je merken dat hun vormen niet uniform zijn; sommige zijn trapeziumvormig (breder aan de bovenkant en smaller aan de onderkant), terwijl andere perfecte rechthoeken zijn (verticale zijwanden). Deze vormen zijn niet willekeurig; daarachter schuilt een complex samenspel van fysische en chemische principes, dat rechtstreeks de prestaties van de chip bepaalt.

I. Basisprincipes van etsen: een combinatie van fysische en chemische effecten

Etsen is, simpel gezegd, het selectief verwijderen van materiaal dat niet door fotoresist wordt beschermd. Het is hoofdzakelijk verdeeld in twee categorieën:

1. Nat etsen: gebruikt chemische oplosmiddelen (zoals zuren en logen) voor het etsen. Het is in wezen een puur chemische reactie en de etsrichting is isotroop, dat wil zeggen dat de etsrichting in alle richtingen met dezelfde snelheid verloopt (voorkant, achterkant, links, rechts, omhoog, omlaag).

Vormingsprincipe: Wanneer fysiek ionenbombardement het proces domineert en de chemische samenstelling zorgvuldig wordt gecontroleerd, wordt een rechthoekig profiel gevormd. Hoogenergetische ionen bombarderen, net als talloze kleine projectielen, het wafeloppervlak bijna verticaal, waardoor extreem hoge verticale etssnelheden worden bereikt. Tegelijkertijd vormt ionenbombardement een "passiveringslaag" (bijvoorbeeld gevormd door het etsen van bijproducten) op de zijwanden; deze beschermende film is effectief bestand tegen laterale corrosie door chemische vrije radicalen. Uiteindelijk kan het etsen alleen verticaal naar beneden plaatsvinden, waarbij een rechthoekige structuur met bijna 90 graden zijwanden wordt uitgesneden.

Met droogetsen kunnen verschillende vormen worden gecreëerd, juist omdat het de "fysieke aanval" en de "chemische aanval" flexibel kan combineren:

Chemische samenstelling: Verantwoordelijk voor actieve vrije radicalen. Ze reageren chemisch met het oppervlaktemateriaal van de wafel, waardoor vluchtige producten ontstaan ​​die vervolgens worden verwijderd. Deze aanval is isotroop, waardoor deze "er doorheen kan knijpen" en zijdelings kan etsen, waardoor gemakkelijk trapeziumvormige vormen worden gevormd.

Fysische samenstelling: Positief geladen hoogenergetische ionen, versneld door een elektrisch veld, bombarderen het wafeloppervlak loodrecht. Net als bij het zandstralen van een oppervlak, is dit "ionenbombardement" anisotroop, voornamelijk verticaal naar beneden, en kan het de zijwanden "in een rechte lijn" uitsnijden.

II. Het ontcijferen van twee klassieke profielen: de geboorte van trapezoïden en rechthoekige profielen

1. Trapezium (taps toelopend profiel) – voornamelijk chemische aanval

Vormingsprincipe: Wanneer chemisch etsen het proces domineert, terwijl fysiek bombardement zwakker is, gebeurt het volgende: het etsen gaat niet alleen naar beneden, maar corrodeert ook zijdelings het gebied onder het fotoresistmasker en de blootliggende zijwanden. Dit zorgt ervoor dat het materiaal onder het beschermde masker geleidelijk wordt "uitgehold", waardoor een hellende zijwand wordt gevormd die breder is aan de bovenkant en smaller aan de onderkant, dat wil zeggen een trapezium.

Goede stapdekking: Bij daaropvolgende dunnefilmdepositieprocessen maakt de hellende structuur van het trapezium het gemakkelijker om materialen (zoals metalen) gelijkmatig te bedekken, waardoor breuken bij steile hoeken worden vermeden.

Verminderde spanning: De hellende structuur verspreidt de spanning beter, waardoor de betrouwbaarheid van het apparaat wordt verbeterd.

II. Het ontcijferen van twee klassieke profielen: de geboorte van trapezoïden en rechthoekige profielen

2. Rechthoekig (verticaal profiel) – voornamelijk fysieke aanval

Vormingsprincipe: Wanneer fysiek ionenbombardement het proces domineert en de chemische samenstelling zorgvuldig wordt gecontroleerd, wordt een rechthoekig profiel gevormd. Hoogenergetische ionen bombarderen, net als talloze kleine projectielen, het wafeloppervlak bijna verticaal, waardoor extreem hoge verticale etssnelheden worden bereikt. Tegelijkertijd vormt ionenbombardement een "passiveringslaag" (bijvoorbeeld gevormd door het etsen van bijproducten) op de zijwanden; deze beschermende film is effectief bestand tegen laterale corrosie door chemische vrije radicalen. Uiteindelijk kan het etsen alleen verticaal naar beneden plaatsvinden, waarbij een rechthoekige structuur met bijna 90 graden zijwanden wordt uitgesneden.

Bij geavanceerde productieprocessen is de transistordichtheid extreem hoog en is ruimte uiterst kostbaar.

Hoogste betrouwbaarheid: het behoudt maximale consistentie met de fotolithografische blauwdruk, waardoor nauwkeurige kritische afmetingen (CD) van het apparaat worden gegarandeerd.

Bespaart ruimte: Dankzij verticale structuren kunnen apparaten worden vervaardigd met een minimale footprint, essentieel voor chipminiaturisatie.

Semicorex biedt precisieCVD SiC-componentenbij het etsen. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com