Khắc và hình thái khắc

Trong quy trình sản xuất chip bán dẫn, chúng ta giống như xây một tòa nhà chọc trời trên một hạt gạo. Máy in thạch bản giống như một máy quy hoạch thành phố, sử dụng “ánh sáng” để vẽ bản thiết kế tòa nhà trên tấm wafer; trong khi khắc giống như một nhà điêu khắc với các công cụ chính xác, chịu trách nhiệm khắc chính xác các kênh, lỗ và đường theo bản thiết kế. Nếu bạn quan sát cẩn thận mặt cắt ngang của những “kênh” này, bạn sẽ thấy hình dạng của chúng không đồng nhất; một số có hình thang (rộng hơn ở phía trên và hẹp hơn ở phía dưới), trong khi một số khác là hình chữ nhật hoàn hảo (các thành bên dọc). Những hình dạng này không phải là tùy ý; đằng sau chúng là sự tương tác phức tạp giữa các nguyên lý vật lý và hóa học, trực tiếp quyết định hiệu suất của con chip.

I. Nguyên tắc cơ bản của khắc: Sự kết hợp giữa các hiệu ứng vật lý và hóa học

Khắc, nói một cách đơn giản, là việc loại bỏ có chọn lọc vật liệu không được bảo vệ bởi chất quang dẫn. Nó chủ yếu được chia thành hai loại:

1. Khắc ướt: Sử dụng dung môi hóa học (như axit và kiềm) để khắc. Về cơ bản, nó là một phản ứng hóa học thuần túy và hướng ăn mòn là đẳng hướng, nghĩa là nó diễn ra với tốc độ như nhau theo mọi hướng (trước, sau, trái, phải, lên, xuống).

2. Khắc khô (Plasma Etching): Đây là công nghệ chủ đạo hiện nay. Trong buồng chân không, các khí xử lý (như khí chứa flo hoặc clo) được đưa vào và plasma được tạo ra bởi nguồn điện tần số vô tuyến. Plasma chứa các ion năng lượng cao và các gốc tự do hoạt động, phối hợp với nhau trên bề mặt khắc.

Khắc khô có thể tạo ra nhiều hình dạng một cách chính xác vì nó có thể kết hợp linh hoạt giữa “tấn công vật lý” và “tấn công hóa học”:

Thành phần hóa học: Chịu trách nhiệm về các gốc tự do hoạt động. Chúng phản ứng hóa học với vật liệu bề mặt wafer, tạo ra các sản phẩm dễ bay hơi sau đó được loại bỏ. Đòn tấn công này có tính đẳng hướng, cho phép nó "ép xuyên qua" và ăn mòn theo chiều ngang, dễ dàng tạo thành các hình thang.

Thành phần vật lý: Các ion năng lượng cao tích điện dương, được gia tốc bởi điện trường, bắn phá bề mặt wafer theo phương vuông góc. Tương tự như phun cát một bề mặt, quá trình "bắn phá ion" này có tính dị hướng, chủ yếu hướng xuống dưới theo phương thẳng đứng và có thể khoét thành "đường thẳng" thành các thành bên.

II. Giải mã hai mặt cắt cổ điển: Sự ra đời của mặt cắt hình thang và hình chữ nhật

1. Hình thang (Hình thuôn nhọn) – Tấn công chủ yếu bằng hóa học

Nguyên tắc hình thành: Khi quá trình ăn mòn hóa học chiếm ưu thế, trong khi sự bắn phá vật lý yếu hơn, điều sau đây sẽ xảy ra: quá trình ăn mòn không chỉ diễn ra hướng xuống mà còn ăn mòn theo chiều ngang khu vực bên dưới mặt nạ quang học và các thành bên lộ ra. Điều này làm cho vật liệu bên dưới mặt nạ được bảo vệ dần dần bị "rỗng", tạo thành một thành bên dốc rộng hơn ở phía trên và hẹp hơn ở phía dưới, tức là một hình thang.

Độ che phủ bước tốt: Trong các quá trình lắng đọng màng mỏng tiếp theo, cấu trúc dốc của hình thang giúp các vật liệu (như kim loại) dễ dàng được phủ đều, tránh hiện tượng gãy xương ở các góc dốc.

Giảm căng thẳng: Cấu trúc dốc giúp phân tán ứng suất tốt hơn, cải thiện độ tin cậy của thiết bị.

Dung sai quy trình cao: Tương đối dễ thực hiện.

2. Hình chữ nhật (Hồ sơ dọc) – Tấn công vật lý chủ yếu

Nguyên tắc hình thành: Khi quá trình bắn phá ion vật lý chiếm ưu thế và thành phần hóa học được kiểm soát cẩn thận, một mặt cắt hình chữ nhật sẽ được hình thành. Các ion năng lượng cao, giống như vô số viên đạn nhỏ, bắn phá bề mặt wafer gần như theo chiều dọc, đạt được tốc độ ăn mòn theo chiều dọc cực cao. Đồng thời, sự bắn phá ion tạo thành một "lớp thụ động" (ví dụ, được hình thành bằng cách khắc các sản phẩm phụ) trên các thành bên; màng bảo vệ này chống lại sự ăn mòn một cách hiệu quả từ các gốc tự do hóa học. Cuối cùng, quá trình khắc chỉ có thể tiến hành theo chiều dọc xuống dưới, tạo ra một cấu trúc hình chữ nhật với các cạnh gần 90 độ.

Trong các quy trình sản xuất tiên tiến, mật độ bóng bán dẫn cực kỳ cao và không gian vô cùng quý giá.

Độ trung thực cao nhất: Nó duy trì tính nhất quán tối đa với bản thiết kế quang khắc, đảm bảo kích thước quan trọng (CD) chính xác của thiết bị.

Tiết kiệm diện tích: Cấu trúc thẳng đứng cho phép sản xuất thiết bị với diện tích tối thiểu, chìa khóa cho việc thu nhỏ chip.

Semicorex mang lại độ chính xácThành phần CVD SiCtrong khắc. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com