درک تفاوت های اچینگ بین ویفرهای سیلیکون و کاربید سیلیکون

در فرآیندهای اچینگ خشک، به ویژه اچ یون واکنشی (RIE)، ویژگی های ماده اچ شده نقش مهمی در تعیین نرخ اچ و مورفولوژی نهایی ساختارهای اچ دارد. این امر به ویژه هنگام مقایسه رفتارهای حکاکی اهمیت داردویفرهای سیلیکونیوویفرهای کاربید سیلیکون (SiC).. در حالی که هر دو مواد رایج در تولید نیمه هادی هستند، خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوت آنها منجر به نتایج حکاکی متضاد می شود.

مقایسه خواص مواد:سیلیکوندر مقابلسیلیکون کاربید

از جدول، مشخص است که SiC بسیار سخت تر از سیلیکون است، با سختی Mohs 9.5، نزدیک به سختی الماس (سختی Mohs 10). علاوه بر این، SiC بی اثری شیمیایی بسیار بیشتری را نشان می دهد، به این معنی که برای انجام واکنش های شیمیایی به شرایط بسیار خاصی نیاز دارد.

فرآیند اچینگ:سیلیکوندر مقابلسیلیکون کاربید

اچ کردن RIE شامل بمباران فیزیکی و واکنش های شیمیایی است. برای موادی مانند سیلیکون که سختی کمتری دارند و از نظر شیمیایی واکنش پذیرتر هستند، این فرآیند به طور موثر عمل می کند. واکنش‌پذیری شیمیایی سیلیکون باعث می‌شود هنگام قرار گرفتن در معرض گازهای واکنش‌پذیر مانند فلوئور یا کلر، حکاکی آسان‌تر شود و بمباران فیزیکی توسط یون‌ها به راحتی می‌تواند پیوندهای ضعیف‌تر در شبکه سیلیکونی را مختل کند.

در مقابل، SiC چالش‌های مهمی را در هر دو جنبه فیزیکی و شیمیایی فرآیند اچ ارائه می‌کند. بمباران فیزیکی SiC به دلیل سختی بالاتر تأثیر کمتری دارد و پیوندهای کووالانسی Si-C دارای انرژی پیوند بسیار بالاتری هستند، به این معنی که شکستن آنها بسیار دشوارتر است. بی اثر بودن شیمیایی بالای SiC مشکل را بیشتر می کند، زیرا به آسانی با گازهای حکاکی معمولی واکنش نشان نمی دهد. در نتیجه، با وجود نازک‌تر بودن ویفر SiC، در مقایسه با ویفرهای سیلیکونی، آهسته‌تر و ناهموارتر حکاکی می‌شود.

چرا سیلیکون سریعتر از SiC اچ می شود؟

هنگام حکاکی ویفرهای سیلیکونی، سختی کمتر و ماهیت واکنش پذیرتر مواد منجر به فرآیند صاف و سریع‌تر می‌شود، حتی برای ویفرهای ضخیم‌تر مانند سیلیکون 675 میکرومتر. با این حال، هنگام اچ کردن ویفرهای SiC نازکتر (350 میکرومتر)، فرآیند اچ به دلیل سختی مواد و مشکل در شکستن پیوندهای Si-C دشوارتر می شود.

علاوه بر این، اچ کردن کندتر SiC را می توان به رسانایی حرارتی بالاتر آن نسبت داد. SiC گرما را به سرعت دفع می کند و انرژی موضعی را کاهش می دهد که در غیر این صورت به تحریک واکنش های اچ کمک می کند. این به ویژه برای فرآیندهایی که برای کمک به شکستن پیوندهای شیمیایی به اثرات حرارتی متکی هستند مشکل ساز است.

نرخ اچینگ SiC

سرعت اچ SiC در مقایسه با سیلیکون به طور قابل توجهی کندتر است. در شرایط بهینه، سرعت اچ کردن SiC می تواند تقریباً به 700 نانومتر در دقیقه برسد، اما افزایش این سرعت به دلیل سختی و پایداری شیمیایی ماده چالش برانگیز است. هر تلاشی برای افزایش سرعت اچ باید با دقت بین شدت بمباران فیزیکی و ترکیب گاز واکنشی متعادل شود، بدون اینکه به یکنواختی اچ یا کیفیت سطح آسیبی وارد شود.

استفاده از SiO2 به عنوان یک لایه ماسک برای اچ کردن SiC

یکی از راه حل های موثر برای چالش های ناشی از اچ کردن SiC، استفاده از یک لایه ماسک قوی، مانند یک لایه ضخیم تر از SiO2 است. SiO2 در برابر محیط حکاکی یونی راکتیو مقاوم‌تر است، SiC زیرین را از اچ ناخواسته محافظت می‌کند و کنترل بهتری بر ساختارهای اچ شده تضمین می‌کند.

انتخاب یک لایه ماسک ضخیم‌تر SiO2 محافظت کافی را در برابر بمباران فیزیکی و واکنش‌پذیری شیمیایی محدود SiC فراهم می‌کند که منجر به نتایج حکاکی منسجم‌تر و دقیق‌تر می‌شود.

در نتیجه، اچ کردن ویفرهای SiC به رویکردهای تخصصی تری در مقایسه با سیلیکون، با توجه به سختی شدید، انرژی باند بالا و بی اثری شیمیایی مواد نیاز دارد. استفاده از لایه های ماسک مناسب مانند SiO2 و بهینه سازی فرآیند RIE می تواند به غلبه بر برخی از این مشکلات در فرآیند اچ کمک کند.

Semicorex اجزای باکیفیت مانندحلقه حکاکی, سر دوشو غیره برای اچینگ یا کاشت یون. اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com