Những ưu và nhược điểm của khắc khô và khắc ướt là gì?

1. Khắc khô và ướt là gì?

Khắc khô là một kỹ thuật không sử dụng bất kỳ chất lỏng nào, thay vào đó sử dụng plasma hoặc khí phản ứng để khắc vật liệu rắn trên bề mặt wafer. Phương pháp này không thể thiếu trong quá trình sản xuất hầu hết các sản phẩm chip, chẳng hạn như DRAM và bộ nhớ Flash, những nơi không thể sử dụng phương pháp khắc ướt. Mặt khác, khắc ướt liên quan đến việc sử dụng các dung dịch hóa học lỏng để khắc vật liệu rắn lên bề mặt wafer. Mặc dù không thể áp dụng phổ biến cho tất cả các sản phẩm chip, nhưng khắc ướt được sử dụng rộng rãi trong bao bì ở cấp độ bán dẫn, MEMS, thiết bị quang điện tử và quang điện.

2. Đặc điểm của khắc khô và ướt là gì?

Đầu tiên, chúng ta hãy làm rõ các khái niệm về ăn mòn đẳng hướng và dị hướng. Khắc đẳng hướng đề cập đến tốc độ khắc đồng đều theo mọi hướng trên cùng một mặt phẳng, tương tự như cách các gợn sóng lan truyền đồng đều khi ném một hòn đá xuống mặt nước tĩnh lặng. Ăn mòn dị hướng có nghĩa là tốc độ ăn mòn thay đổi theo các hướng khác nhau trên cùng một mặt phẳng.

Khắc ướt là đẳng hướng. Khi tấm bán dẫn tiếp xúc với dung dịch ăn mòn, nó sẽ ăn mòn xuống đồng thời gây ra hiện tượng ăn mòn bên. Việc khắc bên này có thể ảnh hưởng đến độ rộng đường xác định, dẫn đến độ lệch khắc đáng kể. Do đó, khắc ướt là thách thức để kiểm soát chính xác hình dạng khắc, khiến nó ít phù hợp hơn với các chi tiết nhỏ hơn 2 micromet.

Ngược lại, khắc khô cho phép kiểm soát hình dạng khắc chính xác hơn và cung cấp các phương pháp khắc linh hoạt hơn. Khắc khô có thể đạt được cả khắc đẳng hướng và dị hướng. Khắc bất đẳng hướng có thể tạo ra các mặt cắt côn (góc <90 độ) và mặt cắt dọc (góc ≈90 độ).

Để tóm tắt:

1.1 Ưu điểm của phương pháp khắc khô (ví dụ: RIE)

Tính định hướng: Có thể đạt được tính định hướng cao, dẫn đến các thành bên thẳng đứng và tỷ lệ khung hình cao.

Tính chọn lọc: Có thể tối ưu hóa tính chọn lọc ăn mòn bằng cách chọn các thông số và khí ăn mòn cụ thể.

Độ phân giải cao: Thích hợp cho các chi tiết đẹp và khắc rãnh sâu.

1.2 Ưu điểm của khắc ướt

Đơn giản và tiết kiệm chi phí: Chất lỏng và thiết bị khắc thường tiết kiệm hơn so với những chất lỏng được sử dụng để khắc khô.

Tính đồng nhất: Cung cấp khả năng khắc đồng đều trên toàn bộ tấm bán dẫn.

Không cần thiết bị phức tạp: Thông thường chỉ cần thiết bị nhúng hoặc thiết bị quay.

3. Lựa chọn giữa khắc khô và khắc ướt

Đầu tiên, dựa trên yêu cầu quy trình của sản phẩm chip, nếu chỉ khắc khô mới có thể hoàn thành nhiệm vụ khắc thì hãy chọn khắc khô. Nếu cả khắc khô và ướt đều có thể đáp ứng các yêu cầu thì khắc ướt thường được ưu tiên hơn do tính hiệu quả về mặt chi phí. Nếu cần kiểm soát chính xác độ rộng của đường kẻ hoặc các góc thẳng đứng/giảm dần, hãy chọn phương pháp khắc khô.

Tuy nhiên, một số cấu trúc đặc biệt nhất định phải được khắc bằng phương pháp khắc ướt. Ví dụ, trong MEMS, cấu trúc kim tự tháp ngược của silicon ăn mòn chỉ có thể đạt được thông qua quá trình ăn mòn ướt.**