Kuivaetsaus vs. Märkä Etsaus

Esittely

Etsaus on kriittinen prosessi materiaalien valmistuksessa, erityisesti sellaisilla aloilla kuin puolijohteiden valmistus, elektroniikka, ja mikrovalmistus. Prosessi sisältää materiaalin poistamisen alustasta kuvioiden tai rakenteiden luomiseksi. Yleisesti käytetään kahta pääetsausmenetelmää: kuivaetsaus ja märkäetsaus. Jokaisella menetelmällä on etunsa, haitat, ja erityisiä käyttötapauksia. Tämä blogi tutkii tärkeimpiä eroja kuivaetsauksen ja märkäetsauksen välillä, niiden etuja, sovellukset, ja kuinka valita sopiva menetelmä tiettyä projektia varten.

1. Etsaustyypit Yleiskatsaus: Kuivaetsaus vs. Märkä Etsaus

Etsaus voidaan luokitella laajasti kahteen tyyppiin: kuivaetsaus ja märkäetsaus. Jokaisella on menetelmänsä, prosessit, edut, ja haittoja.

Kuivaetsausprosessi

Kuivaetsaus on nykyään yleisimmin käytetty etsausmenetelmä. Se sisältää korkean energian käytön, neutraalisti varautuneita ioneja syövyttämään substraatin ominaispinta. Nämä ionit syntyvät muuntamalla reaktiiviset kaasut plasmaksi radiotaajuudella (RF) ala, tästä johtuu termi "plasmaetsaus".

Kuitenkin, kaikki kuivaetsaustekniikat eivät käytä plasmaa. Jotkut menetelmät käyttävät erilaisia ​​lähestymistapoja.

Prosessin ylläpitämiseksi, jatkuva reaktiivisten kaasujen, kuten argonin, syöttö, happea, helium, ja typpi - on välttämätöntä, jotta RF-kenttä voi jatkuvasti muuntaa ne plasmaksi.

Kuivaetsaus on suositeltavampi kuin märkäetsaus, koska se tuottaa vähemmän jätettä ja käyttää vähemmän kemikaaleja. Lisäksi, se mahdollistaa sekä isotrooppisen että anisotrooppisen etsauksen, tarjoaa koneistajille paremman hallinnan etsauksen tarkkuudesta.

Kuivaetsauksen tyypit

• Reaktiivinen ionietsaus (RIE): RIE yhdistää fyysisen sputteroinnin kemiallisiin reaktioihin materiaalin poistamiseksi. Se on erityisen hyödyllinen hienojen luomiseen, korkean kuvasuhteen rakenteet.
• Splutter-etsaus/ionijyrsintä: Tämä menetelmä käyttää ionipommitusta materiaalin fyysiseen poistamiseen, käytetään usein metallien ja eristeiden syövytykseen.
• Syväreaktiivinen ionietsaus (KOLME): DRIE on optimoitu syvän luomiseen, korkean kuvasuhteen rakenteet, kuten MEMS:stä löytyvät (Mikroelektromekaaniset järjestelmät).

Kuivaetsauksen edut ja haitat

1. Edut:

• High Direction Control: Kuivaetsaus voi tuottaa erittäin tarkat ja pystysuorat sivuseinät.
• Parempi resoluutio: Soveltuu hienompien yksityiskohtien ja korkean kuvasuhteen rakenteiden luomiseen.
• Vähentynyt lateraalinen etsaus: Se minimoi viereisten materiaalien ei-toivotun syövytyksen.
• Soveltuu monikerroksisille rakenteille: Kuivasyövytystä käytetään usein käsiteltäessä useita materiaaleja yhdellä alustalla.

2. Haitat:

• Korkeammat kustannukset: Vaatii erikoislaitteita ja valvotun ympäristön.
• Monimutkainen asennus: Laitteiden käyttöä ja ylläpitoa varten tarvitaan lisää teknistä asiantuntemusta.
• Mahdollinen vahinko: Tämä voi aiheuttaa fyysisiä vaurioita alustalle ionipommituksen kautta.

Märkäetsausprosessi

Märkäetsaus käyttää nestemäisiä liuoksia, tunnetaan etchanteina, aineena materiaalin poistoon. Nämä ratkaisut, kuten fluorivetyhappo ja kloorivetyhappo, ovat erittäin syövyttäviä ja liuottavat tehokkaasti substraattimateriaalia. Säilyttää substraatin aiotut alueet, suojanaamarit, jotka on valmistettu syövytystä kestävistä materiaaleista, kuten oksideista, kromi, tai kultaa käytetään.

Prosessi on suhteellisen yksinkertainen: peitetty substraatti altistetaan etsausaineelle, joka sitten liuottaa suojaamattomat kerrokset. Riittävällä altistuksella, vain substraatin suojatut osat säilyvät ehjinä.

Vaikka märkäetsauksen isotrooppisuus on johtanut sen käytön vähenemiseen asiantuntijoiden keskuudessa, Jotkut ovat kehittäneet tekniikoita prosessin anisotrooppisemmaksi tekemiseksi, mikä lisää sen hyödyllisyyttä.

Märkäetsauksen tyypit

• Kastomenetelmä: Yksinkertaisimmassa muodossa märkäetsaus, substraatit upotetaan kemialliseen liuokseen, joka etsaa materiaalin selektiivisesti.
• Spin-and-spray -menetelmä: Tämä menetelmä sisältää etsausliuoksen suihkuttamisen kehruualustalle, tarjoaa kontrolloidumman etsausprosessin.

Märkäetsauksen edut ja haitat

1. Edut:

• Yksinkertaisuus: Vaatii vähemmän kehittyneitä laitteita ja on helpompi asentaa.
• Pienemmät kustannukset: Halvempi toteuttaa ja ylläpitää.
• Monipuolisuus: Hyödyllinen monenlaisille materiaaleille ja pystyy käsittelemään suurempia alustoja.

2. Haitat:

• Suunnanhallinnan puute: Tuloksena isotrooppinen etsaus, mikä voi vaikuttaa sivumittoihin.
• Hitaammat etsausnopeudet: Tyypillisesti ei niin nopeasti kuin kuivaetsausprosessit.
• Vähemmän tarkkuutta: Ei ihanteellinen hienojen luomiseen, korkean kuvasuhteen rakenteet.

2. Mikä on ero kuivaetsauksen ja märkäetsauksen välillä?

Ensisijainen ero on syövytykseen käytetyssä väliaineessa ja tuloksena olevissa etsausprofiileissa:

• Kuiva Etsaus on yleensä anisotrooppinen ja käyttää plasma- tai ionisäteitä tyhjiöympäristössä materiaalin poistamiseen substraatista. Kuivaetsaus tarjoaa paremman etsausprofiilien hallinnan, joten se sopii sovelluksiin, jotka vaativat hienoja yksityiskohtia ja suurta tarkkuutta.
• Märkä Etsaus on isotrooppinen, käyttämällä nestemäisiä kemikaaleja, ja sopii paremmin sovelluksiin, joissa vaaditaan tasaista poistoa kaikkiin suuntiin. Märkä etsaus, samalla kun se on kustannustehokkaampaa, on yleensä vähemmän tarkka ja sopii paremmin sovelluksiin, joissa korkea tarkkuus ei ole niin kriittinen.

3. Tekijät, jotka on otettava huomioon etsausmenetelmää valittaessa

Etsausmenetelmää valittaessa, useita tekijöitä on otettava huomioon parhaan tuloksen takaamiseksi tietyssä sovelluksessa. Näitä ovat mm:

Selektiivisyys

Selektiivisyys viittaa etsausprosessin kykyyn poistaa yksi materiaali jättäen toisen materiaalin suhteellisen ennalleen.. Erittäin selektiivinen etsaus on ratkaisevan tärkeää työskenneltäessä monikerroksisten materiaalien kanssa, joissa tarvitaan tarkkaa etsausta vain tiettyjen kerrosten poistamiseksi vahingoittamatta muita. kuten puolijohteiden valmistuksessa.

Etsausnopeus

Syövytysnopeus on syövytetyn materiaalin paksuus aikayksikköä kohti. Synonyymi sille on etsausnopeus. Operaattorit mittaavat tämän nanometreinä minuutissa (nm/min) tai mikrometriä minuutissa (µm/min). Materiaalin poistumisnopeus voi vaikuttaa prosessin tehokkuuteen. Nopeampi etsausnopeus voi olla toivottavaa suurivolyymituotannossa, mutta se on tasapainotettava tarkkuuden ja hallinnan tarpeen kanssa.

Etsaus yhtenäisyys

Tasaisuus varmistaa, että syövytetty kuvio on yhtenäinen koko pinnalla. Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, joissa mittatarkkuus on kriittinen, kuten mikroelektronisten laitteiden valmistuksessa.

Muita huomioita

• Isotrooppinen etsaus: Tämäntyyppinen etsaus poistaa materiaalia tasaisesti kaikkiin suuntiin, joka soveltuu pyöristetyn tai alileikkauksen luomiseen. Kuitenkin, Tämä tulos ei ole tarkka, ja sen tarkkuus voi aiheuttaa aliviivoja kerroksiin, joita ei ole tarkoitus poistaa.
• Anisotrooppinen etsaus: Tämä menetelmä poistaa materiaalia valikoivasti pintaan nähden kohtisuorassa suunnassa, mahdollistaa pystysuorien seinien ja syvien kaivantojen luomisen. Se on tarkempi etsauksen muoto ja toimii pyöreän kuvion luomisessa alustalle.

5. Johtopäätös

Valinta kuivaetsauksen ja märkäetsauksen välillä riippuu sovelluksen erityisvaatimuksista, kuten tarkkuus, maksaa, ja läpimenoa. Kuivaetsaus on ihanteellinen erittäin tarkkoihin sovelluksiin, kun taas märkäetsaus sopii paremmin laajamittaiseen, kustannustehokasta tuotantoa. Näiden menetelmien erojen ymmärtäminen auttaa valmistajia ja insinöörejä valitsemaan tarpeisiinsa parhaiten sopivan lähestymistavan.

Sisältöviite：https://fi.wikipedia.org/wiki/Etching

6. Faqit

 

Q -: Kumpi etsausmenetelmä on parempi valinta: kuivaetsaus tai märkäetsaus?

Eräs: Valinta riippuu sovelluksen erityisvaatimuksista. Kuivaetsaus on suositeltava erittäin tarkkoihin sovelluksiin, joissa anisotrooppinen syövytys ja hienosäätö ovat välttämättömiä, kuten puolijohteiden valmistuksessa. Märkäsyövytys sopii paremmin sovelluksiin, jotka vaativat isotrooppista syövytystä ja yksinkertaisempaa, kustannustehokkaat asetukset, kuten joissakin piirilevyjen valmistusprosesseissa.

Q -: Kumpi kahdesta etsausprosessista on edullisempi?

Eräs: Märkäetsaus on yleensä edullisempaa yksinkertaisemman asennuksen ja alhaisempien käyttökustannusten ansiosta. Kuivaetsauslaitteet ovat kalliimpia ja vaativat kontrolloidun tyhjiöympäristön, mikä lisää kokonaiskustannuksia. Kuitenkin, kustannustehokkuus voi vaihdella riippuen tuotantomäärästä ja vaaditun etsauksen monimutkaisuudesta.

Q -: Mitä eroa on laseretsauksella ja laserkaiverruksella?

Eräs: Laseretsaus viittaa tyypillisesti prosessiin, jossa materiaali poistetaan pinnalta kuvion tai tekstin luomiseksi, usein merkintätarkoituksiin. Laserkaiverrus, toisaalta, on syvempi ja luo materiaaliin upotetun alueen, käytetään usein pysyvään etikettiin tai koristeluun.

Q -: Voidaanko märkäetsaus tehdä anisotrooppiseksi?

Eräs: Vaikka märkäetsaus on luonnostaan ​​isotrooppinen, joitain tekniikoita voidaan käyttää anisotrooppisemman tekemiseksi. Esimerkiksi, lämpötilagradienttien tai erityisten etsausaineseosten käyttö voi vaikuttaa syövytysnopeuteen eri suuntiin. Kuitenkin, kuivaetsaukseen verrattavan todellisen anisotropian saavuttaminen on edelleen haastavaa.