Razumevanje razlik v jedkanju med rezinami iz silicija in silicijevega karbida

Pri postopkih suhega jedkanja, zlasti reaktivnega ionskega jedkanja (RIE), igrajo značilnosti materiala, ki se jedka, pomembno vlogo pri določanju hitrosti jedkanja in končne morfologije jedkanih struktur. To je še posebej pomembno pri primerjavi obnašanja jedkanjasilicijeve rezineinrezine iz silicijevega karbida (SiC).. Čeprav sta oba pogosta materiala v proizvodnji polprevodnikov, njune zelo različne fizikalne in kemijske lastnosti vodijo do kontrastnih rezultatov jedkanja.

Primerjava lastnosti materiala:Silicijvs.Silicijev karbid

Iz tabele je razvidno, da je SiC veliko trši od silicija, s trdoto po Mohsu 9,5, kar se približuje trdoti diamanta (trdota po Mohsu 10). Poleg tega ima SiC veliko večjo kemično inertnost, kar pomeni, da potrebuje zelo specifične pogoje za kemične reakcije.

Postopek jedkanja:Silicijvs.Silicijev karbid

RIE jedkanje vključuje fizično obstreljevanje in kemične reakcije. Za materiale, kot je silicij, ki so manj trdi in bolj kemično reaktivni, postopek deluje učinkovito. Kemična reaktivnost silicija omogoča lažje jedkanje, ko je izpostavljen reaktivnim plinom, kot sta fluor ali klor, fizično bombardiranje z ioni pa lahko zlahka prekine šibkejše vezi v silicijevi mreži.

V nasprotju s tem SiC predstavlja velike izzive tako v fizikalnih kot kemičnih vidikih postopka jedkanja. Fizično obstreljevanje SiC ima manjši vpliv zaradi njegove večje trdote, kovalentne vezi Si-C pa imajo veliko večjo energijo vezi, kar pomeni, da jih je veliko težje prekiniti. Visoka kemična inertnost SiC-ja dodatno otežuje težavo, saj ne reagira takoj s tipičnimi plini za jedkanje. Posledično se SiC rezina kljub temu, da je tanjša, v primerjavi s silicijevimi rezinami jedka počasneje in neenakomerno.

Zakaj se silicij jedka hitreje kot SiC?

Pri jedkanju silicijevih rezin nižja trdota materiala in bolj reaktivna narava povzročita bolj gladek in hitrejši postopek, tudi pri debelejših rezinah, kot je 675 µm silicij. Pri jedkanju tanjših SiC rezin (350 µm) postane proces jedkanja težji zaradi trdote materiala in težav pri pretrganju vezi Si-C.

Poleg tega lahko počasnejše jedkanje SiC pripišemo njegovi višji toplotni prevodnosti. SiC hitro razprši toploto, kar zmanjša lokalizirano energijo, ki bi sicer pomagala spodbuditi reakcije jedkanja. To je še posebej problematično pri procesih, ki so odvisni od toplotnih učinkov za pomoč pri pretrganju kemičnih vezi.

Stopnja jedkanja SiC

Hitrost jedkanja SiC je bistveno počasnejša v primerjavi s silicijem. V optimalnih pogojih lahko hitrost jedkanja SiC doseže približno 700 nm na minuto, vendar je povečanje te hitrosti zahtevno zaradi trdote materiala in kemične stabilnosti. Vsako prizadevanje za povečanje hitrosti jedkanja mora skrbno uravnotežiti intenzivnost fizičnega obstreljevanja in sestavo reaktivnega plina, ne da bi pri tem ogrozili enakomernost jedkanja ali kakovost površine.

Uporaba SiO₂ kot maske za jedkanje SiC

Ena od učinkovitih rešitev za izzive, ki jih predstavlja jedkanje SiC, je uporaba robustne maske, kot je debelejša plast SiO₂. SiO₂ je bolj odporen na okolje z reaktivnim ionskim jedkanjem, ščiti spodnji SiC pred neželenim jedkanjem in zagotavlja boljši nadzor nad jedkanimi strukturami.

Izbira debelejše maske SiO₂ zagotavlja zadostno zaščito pred fizičnim obstreljevanjem in omejeno kemično reaktivnostjo SiC, kar vodi do doslednejših in natančnejših rezultatov jedkanja.

Skratka, jedkanje SiC rezin zahteva bolj specializirane pristope v primerjavi s silicijem, ob upoštevanju izjemne trdote, visoke energije vezi in kemične inertnosti materiala. Uporaba ustreznih slojev maske, kot je SiO₂, in optimizacija postopka RIE lahko pomaga premagati nekatere od teh težav v procesu jedkanja.

Semicorex ponuja visokokakovostne komponente kot nprprstan za jedkanje, prhaitd. za jedkanje ali ionsko implantacijo. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com