Разбиране на разликите в ецването между пластини от силиций и силициев карбид

При процеси на сухо ецване, по-специално реактивно йонно ецване (RIE), характеристиките на материала, който се ецва, играят важна роля при определяне на скоростта на ецване и крайната морфология на ецваните структури. Това е особено важно, когато се сравнява поведението на ецване насилициеви пластиниипластини от силициев карбид (SiC).. Докато и двата са често срещани материали в производството на полупроводници, техните изключително различни физични и химични свойства водят до контрастиращи резултати от ецване.

Сравнение на свойствата на материала:СилицийсрещуСилициев карбид

От таблицата става ясно, че SiC е много по-твърд от силиция, с твърдост по Моос от 9,5, доближаваща се до тази на диаманта (твърдост по Моос 10). Освен това, SiC проявява много по-голяма химическа инертност, което означава, че изисква много специфични условия, за да претърпи химични реакции.

Процес на ецване:СилицийсрещуСилициев карбид

RIE ецването включва както физическо бомбардиране, така и химически реакции. За материали като силиций, които са по-малко твърди и по-химически реактивни, процесът работи ефективно. Химическата реактивност на силиция позволява по-лесно ецване, когато е изложен на реактивни газове като флуор или хлор, а физическото бомбардиране от йони може лесно да разруши по-слабите връзки в силиконовата решетка.

За разлика от това, SiC представлява значителни предизвикателства както във физическите, така и в химичните аспекти на процеса на ецване. Физическото бомбардиране на SiC има по-малко въздействие поради по-голямата му твърдост, а ковалентните връзки Si-C имат много по-високи енергии на връзката, което означава, че те са много по-трудни за прекъсване. Високата химическа инертност на SiC допълнително усложнява проблема, тъй като той не реагира лесно с типичните ецващи газове. В резултат на това, въпреки че са по-тънки, SiC пластините са склонни да се гравират по-бавно и неравномерно в сравнение със силициевите пластини.

Защо силиконът се ецва по-бързо от SiC?

При ецване на силициеви пластини по-ниската твърдост на материала и по-реактивната природа водят до по-гладък и по-бърз процес, дори за по-дебели пластини като 675 µm силиций. Въпреки това, когато се ецват по-тънки SiC пластини (350 µm), процесът на ецване става по-труден поради твърдостта на материала и трудността при разрушаване на Si-C връзките.

Освен това по-бавното ецване на SiC може да се дължи на по-високата му топлопроводимост. SiC разсейва топлината бързо, намалявайки локализираната енергия, която иначе би помогнала за задвижването на реакциите на ецване. Това е особено проблематично за процеси, които разчитат на термични ефекти за подпомагане на разрушаването на химичните връзки.

Скорост на ецване на SiC

Скоростта на ецване на SiC е значително по-бавна в сравнение със силиция. При оптимални условия скоростта на ецване на SiC може да достигне приблизително 700 nm на минута, но увеличаването на тази скорост е предизвикателство поради твърдостта и химическата стабилност на материала. Всяко усилие за подобряване на скоростта на ецване трябва внимателно да балансира интензитета на физическата бомбардировка и състава на реактивния газ, без да се компрометира равномерността на ецване или качеството на повърхността.

Използване на SiO₂ като маскиращ слой за ецване на SiC

Едно ефективно решение за предизвикателствата, породени от ецването на SiC, е използването на здрав маскиращ слой, като например по-дебел слой от SiO₂. SiO₂ е по-устойчив на реактивната йонна среда за ецване, предпазвайки подлежащия SiC от нежелано ецване и осигурявайки по-добър контрол върху ецваните структури.

Изборът на по-дебел маскиращ слой SiO₂ осигурява достатъчна защита както срещу физическото бомбардиране, така и срещу ограничената химическа реактивност на SiC, което води до по-последователни и прецизни резултати при ецване.

В заключение, ецването на SiC пластини изисква по-специализирани подходи в сравнение със силиция, като се има предвид изключителната твърдост, високата енергия на свързване и химическата инертност на материала. Използването на подходящи маскиращи слоеве като SiO₂ и оптимизирането на процеса RIE може да помогне за преодоляване на някои от тези трудности в процеса на ецване.

Semicorex предлага висококачествени компоненти като напрецващ пръстен, душ главаи т.н. за ецване или йонна имплантация. Ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com