Etching kering vs. Etching basah

Pengenalan

Etching adalah proses kritikal dalam fabrikasi material, Terutama dalam industri seperti pembuatan semikonduktor, elektronik, dan microfabrication. Proses ini melibatkan membuang bahan dari substrat untuk menghasilkan corak atau struktur. Dua kaedah etsa utama biasanya digunakan: etsing kering dan etsa basah. Setiap kaedah mempunyai kelebihannya, Kekurangan, dan kes penggunaan khusus. Blog ini akan meneroka perbezaan utama antara etsa kering dan etsa basah, faedah mereka, aplikasi, dan bagaimana memilih kaedah yang sesuai untuk projek tertentu.

1. Jenis gambaran keseluruhan etsa: Etching kering vs. Etching basah

Etching boleh dikategorikan secara meluas kepada dua jenis: etsing kering dan etsa basah. Masing -masing mempunyai kaedahnya, proses, kelebihan, dan kekurangan.

Proses etsa kering

Etching kering adalah kaedah etsa yang paling banyak digunakan hari ini. Ia melibatkan penggunaan tenaga tinggi, ion-ion yang dikenakan neutral untuk Etch permukaan khusus substrat. Ion ini dihasilkan dengan menukar gas reaktif menjadi plasma menggunakan radiofrequency (Rf) medan, Oleh itu, istilah "etsa plasma."

Walau bagaimanapun, tidak semua teknik etsa kering menggunakan plasma. Beberapa kaedah menggunakan pendekatan yang berbeza.

Untuk mengekalkan proses, bekalan gas reaktif yang berterusan -seperti argon, oksigen, helium, dan nitrogen - diperlukan supaya medan RF secara konsisten dapat mengubahnya menjadi plasma.

Etching kering disukai di atas etsa basah kerana ia menghasilkan kurang sisa dan menggunakan bahan kimia yang lebih sedikit. Di samping itu, ia membolehkan etsa isotropik dan anisotropik, Menyediakan ahli mesin dengan kawalan yang lebih besar ke atas ketepatan etsa.

Jenis etsa kering

• Etsa ion reaktif (Rie): Rie menggabungkan sputtering fizikal dengan tindak balas kimia untuk menghilangkan bahan. Ia amat berguna untuk mencipta dengan baik, Struktur nisbah aspek tinggi.
• Splutter Etching/Ion Milling: Kaedah ini menggunakan pengeboman ion untuk menghapuskan bahan secara fizikal, Selalunya bekerja untuk etsa logam dan penebat.
• Etsa ion reaktif yang mendalam (Tiga): Drie dioptimumkan untuk membuat dalam, Struktur nisbah aspek tinggi, seperti yang terdapat dalam MEMS (Sistem mikro-mekanikal).

Kelebihan dan kelemahan etsa kering

1. Kelebihan:

• Kawalan arah yang tinggi: Etching kering dapat menghasilkan sisi sisi yang sangat tepat dan menegak.
• Resolusi yang lebih baik: Sesuai untuk mewujudkan butiran yang lebih halus dan struktur nisbah aspek tinggi.
• Mengurangkan etsa lateral: Ia meminimumkan etsa bahan yang tidak diingini.
• Sesuai untuk struktur multilayer: Etching kering sering digunakan semasa berurusan dengan pelbagai bahan pada substrat tunggal.

2. Kekurangan:

• Kos yang lebih tinggi: Memerlukan peralatan khusus dan persekitaran terkawal.
• Persediaan kompleks: Lebih banyak kepakaran teknikal diperlukan untuk mengendalikan dan mengekalkan peralatan.
• Kerosakan yang berpotensi: Ini boleh menyebabkan kerosakan fizikal ke substrat melalui pengeboman ion.

Proses etsa basah

Etching basah menggunakan penyelesaian cecair, dikenali sebagai etchants, Sebagai medium untuk penyingkiran bahan. Penyelesaian ini, seperti asid hidrofluorik dan asid hidroklorik, sangat menghakis dan berkesan membubarkan bahan substrat. Untuk memelihara kawasan yang dimaksudkan di substrat, topeng pelindung yang diperbuat daripada bahan tahan etch seperti oksida, Chromium, atau emas digunakan.

Prosesnya agak mudah: Substrat bertopeng terdedah kepada etchant, yang kemudiannya larut lapisan yang tidak dilindungi. Dengan pendedahan yang mencukupi, Hanya bahagian yang dilindungi dari substrat yang tetap utuh.

Walaupun sifat isotropik Etching basah telah menyebabkan penurunan penggunaannya di kalangan pakar, Ada yang telah membangunkan teknik untuk menjadikan proses lebih banyak anisotropik, dengan itu meningkatkan utilitinya.

Jenis etsa basah

• Kaedah mencelupkan: Dalam bentuk etsa basah yang paling mudah, Substrat direndam dalam penyelesaian kimia yang secara selektif mengetuk bahan.
• Kaedah spin-dan-semburan: Kaedah ini melibatkan penyemburan penyelesaian etsa ke substrat berputar, menyediakan proses etsa yang lebih terkawal.

Kelebihan dan kekurangan etsa basah

1. Kelebihan:

• Kesederhanaan: Memerlukan peralatan yang kurang canggih dan lebih mudah ditubuhkan.
• Kos yang lebih rendah: Lebih murah untuk melaksanakan dan menyelenggara.
• Fleksibiliti: Berguna untuk pelbagai bahan dan boleh mengendalikan substrat yang lebih besar.

2. Kekurangan:

• Kekurangan kawalan arah: Menghasilkan etsa isotropik, yang boleh menjejaskan dimensi sisi.
• Kadar etsa yang lebih perlahan: Biasanya tidak secepat proses etsa kering.
• Kurang ketepatan: Tidak sesuai untuk mencipta baik, Struktur nisbah aspek tinggi.

2. Apakah perbezaan antara etsing kering dan etsa basah?

Perbezaan utama terletak pada medium yang digunakan untuk etsa dan profil etch yang dihasilkan:

• Etching kering biasanya anisotropik dan menggunakan rasuk plasma atau ion dalam persekitaran vakum untuk mengeluarkan bahan dari substrat. Etching kering memberikan kawalan yang lebih baik ke atas profil etsa, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan butiran halus dan ketepatan yang tinggi.
• Etching basah adalah isotropik, menggunakan bahan kimia cecair, dan lebih sesuai untuk aplikasi di mana penyingkiran seragam di semua arah diperlukan. Etching basah, manakala lebih kos efektif, cenderung kurang tepat dan lebih sesuai untuk aplikasi di mana ketepatan tinggi tidak begitu kritikal.

3. Faktor yang perlu dipertimbangkan semasa memilih kaedah etsa

Semasa memilih kaedah etsa, Beberapa faktor mesti dipertimbangkan untuk memastikan hasil terbaik untuk aplikasi tertentu. Ini termasuk:

Selektiviti

Selektiviti merujuk kepada keupayaan proses etsa untuk mengeluarkan satu bahan sambil meninggalkan bahan lain yang agak tidak terjejas. Etch yang sangat selektif adalah penting ketika bekerja dengan bahan multilayer, di mana etsa yang tepat diperlukan untuk mengeluarkan hanya lapisan tertentu tanpa merosakkan orang lain. seperti dalam fabrikasi semikonduktor.

Kadar etsa

Kadar etsa adalah ketebalan bahan yang terukir per unit masa. Sinonim untuk itu adalah kelajuan etsa. Pengendali mengukur ini dalam nanometer seminit (nm/min) atau mikrometer seminit (μm/min). Kadar di mana bahan dikeluarkan dapat mempengaruhi kecekapan proses. Kadar etch yang lebih cepat mungkin wajar untuk pengeluaran volum tinggi, tetapi ia mesti seimbang terhadap keperluan untuk ketepatan dan kawalan.

Etching keseragaman

Keseragaman memastikan bahawa corak terukir konsisten di seluruh permukaan. Ini amat penting dalam aplikasi di mana ketepatan dimensi adalah kritikal, seperti dalam pembuatan peranti mikroelektronik.

Pertimbangan lain

• Etsa isotropik: Jenis etsa ini menghilangkan bahan secara seragam ke semua arah, yang sesuai untuk mencipta ciri bulat atau undercut. Walau bagaimanapun, Hasil ini tidak tepat, dan ketepatannya boleh menyebabkan pemotongan pada lapisan yang tidak dimaksudkan untuk dikeluarkan.
• Etsa anisotropik: Kaedah ini secara selektif menghilangkan bahan ke arah yang tegak lurus ke permukaan, membolehkan penciptaan dinding menegak dan parit yang mendalam. Ia adalah bentuk etsa dan fungsi yang lebih tepat dalam mewujudkan corak bulat pada substrat.

5. Kesimpulan

Memilih antara etsa kering dan etsa basah bergantung kepada keperluan khusus aplikasi, seperti ketepatan, kos, dan throughput. Etching kering sangat sesuai untuk aplikasi ketepatan tinggi, Walaupun etsa basah lebih sesuai untuk berskala besar, Pengeluaran kos efektif. Memahami perbezaan antara kaedah ini membantu pengeluar dan jurutera memilih pendekatan terbaik untuk keperluan mereka.

Rujukan Kandungan：https://en.wikipedia.org/wiki/etching

6. Soalan Lazim

 

Q: Kaedah etsa yang mana adalah pilihan yang lebih baik: etsing kering atau etsa basah?

A: Pilihan bergantung pada keperluan khusus aplikasi. Etching kering lebih disukai untuk aplikasi ketepatan tinggi di mana etsa anisotropik dan kawalan halus diperlukan, seperti dalam fabrikasi semikonduktor. Etching basah lebih sesuai untuk aplikasi yang memerlukan etsa isotropik dan lebih mudah, Penyediaan kos efektif, seperti dalam beberapa proses pembuatan PCB.

Q: Antara proses etsa yang manakah lebih berpatutan?

A: Etching basah biasanya lebih murah kerana persediaan yang lebih mudah dan kos operasi yang lebih rendah. Peralatan etsa kering lebih mahal dan memerlukan persekitaran vakum terkawal, yang menambah kos keseluruhan. Walau bagaimanapun, Keberkesanan kos boleh berbeza-beza bergantung kepada jumlah pengeluaran dan kerumitan etsa yang diperlukan.

Q: Apakah perbezaan antara ukiran laser dan ukiran laser?

A: Etching laser biasanya merujuk kepada proses mengeluarkan bahan dari permukaan untuk membuat reka bentuk atau teks, selalunya untuk tujuan menandakan. Ukiran laser, Sebaliknya, lebih mendalam dan mewujudkan kawasan tersembunyi di dalam bahan, sering digunakan untuk pelabelan atau hiasan kekal.

Q: Bolehkah etsa basah dibuat anisotropik?

A: Sementara etsa basah sememangnya isotropik, Beberapa teknik boleh digunakan untuk menjadikannya lebih anisotropik. Contohnya, Menggunakan kecerunan suhu atau campuran etchant khas dapat mempengaruhi kadar etsa ke arah yang berbeza. Walau bagaimanapun, Mencapai anisotropi sebenar yang setanding dengan etsa kering tetap mencabar.