Κατανόηση των διαφορών χάραξης μεταξύ γκοφρετών πυριτίου και καρβιδίου πυριτίου

Στις διεργασίες ξηρής χάραξης, ιδιαίτερα στο Reactive Ion Etching (RIE), τα χαρακτηριστικά του υλικού που χαράσσεται παίζουν σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό του ρυθμού χάραξης και της τελικής μορφολογίας των χαραγμένων δομών. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν συγκρίνετε τις συμπεριφορές χάραξης τουγκοφρέτες πυριτίουκαιγκοφρέτες καρβιδίου του πυριτίου (SiC).. Ενώ και τα δύο είναι κοινά υλικά στην κατασκευή ημιαγωγών, οι πολύ διαφορετικές φυσικές και χημικές τους ιδιότητες οδηγούν σε αντίθετα αποτελέσματα χάραξης.

Σύγκριση ιδιοτήτων υλικού:Πυρίτιοvs.Καρβίδιο του πυριτίου

Από τον πίνακα, είναι σαφές ότι το SiC είναι πολύ πιο σκληρό από το πυρίτιο, με σκληρότητα Mohs 9,5, που πλησιάζει αυτή του διαμαντιού (σκληρότητα Mohs 10). Επιπλέον, το SiC εμφανίζει πολύ μεγαλύτερη χημική αδράνεια, που σημαίνει ότι απαιτεί πολύ συγκεκριμένες συνθήκες για να υποστεί χημικές αντιδράσεις.

Διαδικασία χάραξης:Πυρίτιοvs.Καρβίδιο του πυριτίου

Η χάραξη RIE περιλαμβάνει τόσο φυσικό βομβαρδισμό όσο και χημικές αντιδράσεις. Για υλικά όπως το πυρίτιο, τα οποία είναι λιγότερο σκληρά και πιο χημικά αντιδραστικά, η διαδικασία λειτουργεί αποτελεσματικά. Η χημική αντιδραστικότητα του πυριτίου επιτρέπει την ευκολότερη χάραξη όταν εκτίθεται σε αντιδραστικά αέρια όπως το φθόριο ή το χλώριο, και ο φυσικός βομβαρδισμός από ιόντα μπορεί εύκολα να διαταράξει τους ασθενέστερους δεσμούς στο πλέγμα πυριτίου.

Αντίθετα, το SiC παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις τόσο στις φυσικές όσο και στις χημικές πτυχές της διαδικασίας χάραξης. Ο φυσικός βομβαρδισμός του SiC έχει μικρότερο αντίκτυπο λόγω της υψηλότερης σκληρότητάς του και οι ομοιοπολικοί δεσμοί Si-C έχουν πολύ υψηλότερες ενέργειες δεσμού, που σημαίνει ότι είναι πολύ πιο δύσκολο να σπάσουν. Η υψηλή χημική αδράνεια του SiC εντείνει περαιτέρω το πρόβλημα, καθώς δεν αντιδρά εύκολα με τυπικά αέρια χάραξης. Ως αποτέλεσμα, παρά το γεγονός ότι είναι πιο λεπτό, μια γκοφρέτα SiC τείνει να χαράσσεται πιο αργά και ανομοιόμορφα σε σύγκριση με τις γκοφρέτες πυριτίου.

Γιατί το πυρίτιο χαράσσεται πιο γρήγορα από το SiC;

Κατά τη χάραξη πλακών πυριτίου, η χαμηλότερη σκληρότητα του υλικού και η πιο αντιδραστική φύση του έχουν ως αποτέλεσμα μια πιο ομαλή, ταχύτερη διαδικασία, ακόμη και για παχύτερες γκοφρέτες, όπως το πυρίτιο 675 μm. Ωστόσο, όταν χαράσσονται λεπτότερες γκοφρέτες SiC (350 µm), η διαδικασία χάραξης γίνεται πιο δύσκολη λόγω της σκληρότητας του υλικού και της δυσκολίας στο σπάσιμο των δεσμών Si-C.

Επιπλέον, η πιο αργή χάραξη του SiC μπορεί να αποδοθεί στην υψηλότερη θερμική του αγωγιμότητα. Το SiC διαχέει τη θερμότητα γρήγορα, μειώνοντας την εντοπισμένη ενέργεια που διαφορετικά θα βοηθούσε να οδηγηθούν οι αντιδράσεις χάραξης. Αυτό είναι ιδιαίτερα προβληματικό για διεργασίες που βασίζονται σε θερμικά αποτελέσματα για να βοηθήσουν στο σπάσιμο των χημικών δεσμών.

Ρυθμός χάραξης SiC

Ο ρυθμός χάραξης του SiC είναι σημαντικά πιο αργός σε σύγκριση με το πυρίτιο. Υπό βέλτιστες συνθήκες, οι ρυθμοί χάραξης SiC μπορούν να φτάσουν περίπου τα 700 nm ανά λεπτό, αλλά η αύξηση αυτού του ρυθμού είναι δύσκολη λόγω της σκληρότητας και της χημικής σταθερότητας του υλικού. Οποιαδήποτε προσπάθεια ενίσχυσης της ταχύτητας χάραξης πρέπει να εξισορροπεί προσεκτικά την ένταση του φυσικού βομβαρδισμού και τη σύνθεση του αντιδραστικού αερίου, χωρίς να διακυβεύεται η ομοιομορφία χάραξης ή η ποιότητα της επιφάνειας.

Χρήση SiO2 ως στρώμα μάσκας για χάραξη SiC

Μια αποτελεσματική λύση για τις προκλήσεις που θέτει η χάραξη SiC είναι η χρήση ενός στιβαρού στρώματος μάσκας, όπως ένα παχύτερο στρώμα SiO2. Το SiO2 είναι πιο ανθεκτικό στο περιβάλλον χάραξης αντιδραστικών ιόντων, προστατεύοντας το υποκείμενο SiC από ανεπιθύμητη χάραξη και εξασφαλίζοντας καλύτερο έλεγχο στις χαραγμένες δομές.

Η επιλογή ενός παχύτερου στρώματος μάσκας SiO2 παρέχει επαρκή προστασία τόσο από τον φυσικό βομβαρδισμό όσο και από την περιορισμένη χημική αντιδραστικότητα του SiC, οδηγώντας σε πιο συνεπή και ακριβή αποτελέσματα χάραξης.

Συμπερασματικά, η χάραξη πλακών SiC απαιτεί πιο εξειδικευμένες προσεγγίσεις σε σύγκριση με το πυρίτιο, λαμβάνοντας υπόψη την εξαιρετική σκληρότητα, την υψηλή ενέργεια δεσμού και τη χημική αδράνεια του υλικού. Η χρήση κατάλληλων στρωμάτων μάσκας όπως το SiO2 και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας RIE μπορεί να βοηθήσει να ξεπεραστούν ορισμένες από αυτές τις δυσκολίες στη διαδικασία χάραξης.

Το Semicorex προσφέρει εξαρτήματα υψηλής ποιότητας όπως π.χδαχτυλίδι χάραξης, ντους, κλπ για χάραξη ή εμφύτευση ιόντων. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com