Förstå etsningsskillnaderna mellan kisel- och kiselkarbidskivor

I torretsningsprocesser, särskilt reaktiv jonetsning (RIE), spelar egenskaperna hos materialet som etsas en betydande roll för att bestämma etsningshastigheten och den slutliga morfologin för de etsade strukturerna. Detta är särskilt viktigt när man jämför etsningsbeteendena hoskiselwafersochkiselkarbid (SiC) wafers. Även om båda är vanliga material i halvledartillverkning, leder deras mycket olika fysikaliska och kemiska egenskaper till kontrasterande etsningsresultat.

Jämförelse av materialegenskaper:Kiselmot.Kiselkarbid

Från tabellen är det tydligt att SiC är mycket hårdare än kisel, med en Mohs hårdhet på 9,5, närmar sig diamantens (Mohs hårdhet 10). Dessutom uppvisar SiC mycket större kemisk tröghet, vilket innebär att det kräver mycket specifika förhållanden för att genomgå kemiska reaktioner.

Etsningsprocess:Kiselmot.Kiselkarbid

RIE-etsning involverar både fysiskt bombardement och kemiska reaktioner. För material som kisel, som är mindre hårda och mer kemiskt reaktiva, fungerar processen effektivt. Silikonets kemiska reaktivitet möjliggör enklare etsning när den utsätts för reaktiva gaser som fluor eller klor, och det fysiska bombardemanget av joner kan lätt störa de svagare bindningarna i kiselgittret.

Däremot erbjuder SiC betydande utmaningar i både de fysiska och kemiska aspekterna av etsningsprocessen. Den fysiska bombarderingen av SiC har mindre effekt på grund av dess högre hårdhet, och Si-C kovalenta bindningar har mycket högre bindningsenergier, vilket betyder att de är mycket svårare att bryta. SiC:s höga kemiska tröghet förvärrar problemet ytterligare, eftersom det inte reagerar lätt med typiska etsgaser. Som ett resultat, trots att den är tunnare, tenderar en SiC-wafer att etsa långsammare och ojämnt jämfört med silikonwafers.

Varför etsar kisel snabbare än kiselkarbid?

Vid etsning av kiselwafers resulterar materialets lägre hårdhet och mer reaktiva karaktär i en jämnare, snabbare process, även för tjockare wafers som 675 µm kisel. Men vid etsning av tunnare SiC-skivor (350 µm) blir etsningsprocessen svårare på grund av materialets hårdhet och svårigheten att bryta Si-C-bindningarna.

Dessutom kan den långsammare etsningen av SiC tillskrivas dess högre värmeledningsförmåga. SiC avleder värme snabbt, vilket minskar den lokala energin som annars skulle hjälpa till att driva etsningsreaktionerna. Detta är särskilt problematiskt för processer som är beroende av termiska effekter för att hjälpa till att bryta kemiska bindningar.

Etsningshastighet av SiC

Etsningshastigheten för SiC är betydligt långsammare jämfört med kisel. Under optimala förhållanden kan SiC-etsningshastigheten nå cirka 700 nm per minut, men att öka denna hastighet är utmanande på grund av materialets hårdhet och kemiska stabilitet. Varje försök att öka etsningshastigheten måste noggrant balansera den fysiska bombarderingsintensiteten och den reaktiva gassammansättningen, utan att kompromissa med etsningslikformigheten eller ytkvaliteten.

Använder SiO₂ som ett masklager för SiC-etsning

En effektiv lösning på de utmaningar som SiC-etsning innebär är användningen av ett robust maskskikt, såsom ett tjockare lager av SiO₂. SiO₂ är mer resistent mot den reaktiva jonetsningsmiljön, skyddar den underliggande SiC från oönskad etsning och säkerställer bättre kontroll över de etsade strukturerna.

Valet av ett tjockare SiO₂-maskskikt ger tillräckligt skydd mot både det fysiska bombardementet och den begränsade kemiska reaktiviteten hos SiC, vilket leder till mer konsekventa och exakta etsningsresultat.

Sammanfattningsvis kräver etsning av SiC-skivor mer specialiserade tillvägagångssätt jämfört med kisel, med tanke på materialets extrema hårdhet, höga bindningsenergi och kemiska tröghet. Att använda lämpliga maskskikt som SiO₂ och optimera RIE-processen kan hjälpa till att övervinna några av dessa svårigheter i etsningsprocessen.

Semicorex erbjuder högkvalitativa komponenter som t.exetsningsring, duschhuvudetc för etsning eller jonimplantation. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com