Wat zijn de voor- en nadelen van droog etsen en nat etsen?

1. Wat zijn droog en nat etsen?

Droog etsen is een techniek waarbij geen vloeistof betrokken is, maar waarbij plasma of reactieve gassen worden gebruikt om het vaste materiaal op het waferoppervlak te etsen. Deze methode is onmisbaar bij de productie van de meeste chipproducten, zoals DRAM en Flash-geheugen, waarbij nat etsen niet kan worden gebruikt. Bij nat etsen wordt daarentegen gebruik gemaakt van vloeibare chemische oplossingen om het vaste materiaal op het waferoppervlak te etsen. Hoewel niet universeel toepasbaar op alle chipproducten, wordt nat etsen veel gebruikt in verpakkingen op waferniveau, MEMS, opto-elektronische apparaten en fotovoltaïsche zonne-energie.

2. Wat zijn de kenmerken van droog en nat etsen?

Laten we eerst de concepten van isotroop en anisotroop etsen verduidelijken. Isotropisch etsen verwijst naar een etssnelheid die uniform is in alle richtingen op hetzelfde vlak, vergelijkbaar met hoe rimpelingen zich gelijkmatig verspreiden wanneer een steen in kalm water wordt gegooid. Bij anisotroop etsen varieert de etssnelheid in verschillende richtingen in hetzelfde vlak.

Nat etsen is isotroop. Wanneer de wafel in contact komt met de etsoplossing, etst deze naar beneden terwijl hij ook zijdelings etsen veroorzaakt. Dit laterale etsen kan de gedefinieerde lijnbreedte beïnvloeden, wat tot aanzienlijke etsafwijkingen leidt. Nat etsen is dus een uitdaging om nauwkeurig te controleren voor het etsen van vormen, waardoor het minder geschikt is voor elementen kleiner dan 2 micrometer.

Droog etsen zorgt daarentegen voor een nauwkeurigere controle van de etsvorm en biedt flexibelere etsmethoden. Met droog etsen kan zowel isotroop als anisotroop etsen worden bereikt. Anisotroop etsen kan taps toelopende (hoek <90 graden) en verticale profielen (hoek ≈90 graden) produceren.

Samenvattend:

1.1 Voordelen van droog etsen (bijv. RIE)

Directionaliteit: Kan een hoge directionaliteit bereiken, wat resulteert in verticale zijwanden en hoge aspectverhoudingen.

Selectiviteit: Kan de etsselectiviteit optimaliseren door specifieke etsgassen en parameters te kiezen.

Hoge resolutie: geschikt voor fijne kenmerken en diep greppeletsen.

1.2 Voordelen van nat etsen

Eenvoud en kosteneffectiviteit: Etsvloeistoffen en -apparatuur zijn over het algemeen zuiniger dan die welke worden gebruikt voor droog etsen.

Uniformiteit: Zorgt voor uniform etsen over de gehele wafer.

Geen complexe apparatuur nodig: vereist doorgaans alleen een dompelbad of spin-coatingapparatuur.

3. Kiezen tussen droog en nat etsen

Ten eerste, op basis van de procesvereisten van het chipproduct, als alleen droog etsen de etstaak kan volbrengen, kies dan voor droog etsen. Als zowel droog als nat etsen aan de eisen kan voldoen, wordt vanwege de kosteneffectiviteit doorgaans aan nat etsen de voorkeur gegeven. Als nauwkeurige controle over de lijnbreedte of verticale/taps toelopende hoeken nodig is, kies dan voor droog etsen.

Bepaalde speciale structuren moeten echter worden geëtst met behulp van nat etsen. Bij MEMS kan de omgekeerde piramidestructuur van geëtst silicium bijvoorbeeld alleen worden bereikt door middel van nat etsen.**