Înțelegerea diferențelor de gravare dintre plăcile de siliciu și carbură de siliciu

În procesele de gravare uscată, în special Gravarea cu ioni reactivi (RIE), caracteristicile materialului care este gravat joacă un rol semnificativ în determinarea ratei de gravare și a morfologiei finale a structurilor gravate. Acest lucru este deosebit de important atunci când se compară comportamentele de gravare aleplachete de siliciuşiplachete cu carbură de siliciu (SiC).. În timp ce ambele sunt materiale comune în fabricarea semiconductoarelor, proprietățile lor fizice și chimice foarte diferite duc la rezultate contrastante de gravare.

Comparația proprietăților materialelor:Siliciuvs.Carbură de siliciu

Din tabel, este clar că SiC este mult mai dur decât siliciul, cu o duritate Mohs de 9,5, apropiindu-se de cea a diamantului (duritate Mohs 10). În plus, SiC prezintă o inerție chimică mult mai mare, ceea ce înseamnă că necesită condiții foarte specifice pentru a suferi reacții chimice.

Proces de gravare:Siliciuvs.Carbură de siliciu

Gravarea RIE implică atât bombardament fizic, cât și reacții chimice. Pentru materiale precum siliciul, care sunt mai puțin dure și mai reactive chimic, procesul funcționează eficient. Reactivitatea chimică a siliciului permite gravarea mai ușoară atunci când este expus la gaze reactive precum fluorul sau clorul, iar bombardarea fizică de ioni poate perturba cu ușurință legăturile mai slabe din rețeaua de siliciu.

În schimb, SiC prezintă provocări semnificative atât în ​​ceea ce privește aspectele fizice, cât și chimice ale procesului de gravare. Bombardamentul fizic cu SiC are un impact mai mic datorită durității sale mai mari, iar legăturile covalente Si-C au energii mult mai mari de legătură, ceea ce înseamnă că sunt mult mai greu de rupere. Inerția chimică ridicată a SiC agravează și mai mult problema, deoarece nu reacționează ușor cu gazele de gravare tipice. Drept urmare, în ciuda faptului că este mai subțire, o napolitană de SiC tinde să se graveze mai lent și mai inegal în comparație cu plachetele de siliciu.

De ce siliciul se gravează mai repede decât SiC?

La gravarea plachetelor de siliciu, duritatea mai mică a materialului și natura mai reactivă au ca rezultat un proces mai fin și mai rapid, chiar și pentru napolitanele mai groase, cum ar fi siliciul de 675 µm. Cu toate acestea, atunci când gravați plachete de SiC mai subțiri (350 µm), procesul de gravare devine mai dificil din cauza durității materialului și a dificultății de a rupe legăturile Si-C.

În plus, gravarea mai lentă a SiC poate fi atribuită conductivității sale termice mai mari. SiC disipează căldura rapid, reducând energia localizată care, altfel, ar ajuta la declanșarea reacțiilor de gravare. Acest lucru este deosebit de problematic pentru procesele care se bazează pe efecte termice pentru a ajuta la ruperea legăturilor chimice.

Rata de gravare a SiC

Rata de gravare a SiC este semnificativ mai lentă în comparație cu siliciul. În condiții optime, ratele de gravare SiC pot atinge aproximativ 700 nm pe minut, dar creșterea acestei rate este o provocare din cauza durității și stabilității chimice a materialului. Orice efort de îmbunătățire a vitezei de gravare trebuie să echilibreze cu atenție intensitatea bombardamentului fizic și compoziția gazului reactiv, fără a compromite uniformitatea gravării sau calitatea suprafeței.

Utilizarea SiO₂ ca strat de mască pentru gravarea SiC

O soluție eficientă pentru provocările prezentate de gravarea SiC este utilizarea unui strat de mască robust, cum ar fi un strat mai gros de SiO₂. SiO₂ este mai rezistent la mediul de gravare cu ioni reactivi, protejând SiC subiacent de gravarea nedorită și asigurând un control mai bun asupra structurilor gravate.

Alegerea unui strat de mască de SiO₂ mai gros oferă o protecție suficientă atât împotriva bombardamentului fizic, cât și a reactivității chimice limitate a SiC, ceea ce duce la rezultate de gravare mai consistente și mai precise.

În concluzie, gravarea plachetelor de SiC necesită abordări mai specializate în comparație cu siliciul, având în vedere duritatea extremă, energia mare de legătură și inerția chimică a materialului. Utilizarea straturilor de mască adecvate precum SiO₂ și optimizarea procesului RIE poate ajuta la depășirea unora dintre aceste dificultăți în procesul de gravare.

Semicorex oferă componente de înaltă calitate, cum ar fiinel de gravare, cap de duș, etc pentru gravare sau implantare ionică. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com