Pusvadītāju ražošanā substrāta vai uz pamatnes izveidotas plānas plēves apstrādes laikā ir paņēmiens, ko sauc par “kodināšanu”. Kodināšanas tehnoloģijas attīstībai ir bijusi nozīme, īstenojot Intel dibinātāja Gordona Mūra 1965. gadā izteikto prognozi, ka "tranzistoru integrācijas blīvums dubultosies 1,5 līdz 2 gadu laikā" (pazīstams kā "Mūra likums").
Kodināšana nav “piedevu” process, piemēram, uzklāšana vai savienošana, bet gan “atņemšanas” process. Turklāt saskaņā ar dažādām skrāpēšanas metodēm to iedala divās kategorijās, proti, “slapjā kodināšana” un “sausā kodināšana”. Vienkārši sakot, pirmā ir kausēšanas metode, bet otrā ir rakšanas metode.
Šajā rakstā mēs īsi izskaidrosim katras kodināšanas tehnoloģijas, mitrās kodināšanas un sausās kodināšanas, īpašības un atšķirības, kā arī pielietojuma jomas, kurām katra ir piemērota.
Kodināšanas procesa pārskats
Tiek uzskatīts, ka oforta tehnoloģija radusies Eiropā 15. gadsimta vidū. Toreiz iegravētā vara plāksnē ielēja skābi, lai sarūsētu kailo varu, veidojot dziļspiedienu. Virsmas apstrādes metodes, kas izmanto korozijas ietekmi, ir plaši pazīstamas kā "kodināšana".
Kodināšanas procesa mērķis pusvadītāju ražošanā ir sagriezt substrātu vai plēvi uz pamatnes saskaņā ar zīmējumu. Atkārtojot filmas veidošanas, fotolitogrāfijas un kodināšanas sagatavošanas posmus, plakanā struktūra tiek apstrādāta trīsdimensiju struktūrā.
Atšķirība starp mitro kodināšanu un sauso kodināšanu
Pēc fotolitogrāfijas procesa eksponētais substrāts tiek mitrs vai sauss iegravēts kodināšanas procesā.
Mitrā kodināšana izmanto šķīdumu, lai kodinātu un nokasītu virsmu. Lai gan šo metodi var apstrādāt ātri un lēti, tās trūkums ir tas, ka apstrādes precizitāte ir nedaudz zemāka. Tāpēc sausā kodināšana radās ap 1970. gadu. Sausajā kodināšanā neizmanto šķīdumu, bet izmanto gāzi, kas trāpa substrāta virsmā, lai to saskrāpētu, kam raksturīga augsta apstrādes precizitāte.
"Izotropija" un "anizotropija"
Iepazīstinot ar atšķirību starp mitro kodināšanu un sauso kodināšanu, galvenie vārdi ir “izotrops” un “anizotrops”. Izotropija nozīmē, ka matērijas un telpas fizikālās īpašības nemainās atkarībā no virziena, un anizotropija nozīmē, ka vielas un telpas fizikālās īpašības mainās atkarībā no virziena.
Izotropā kodināšana nozīmē, ka kodināšana ap noteiktu punktu notiek vienādi, un anizotropā kodināšana nozīmē, ka kodināšana notiek dažādos virzienos ap noteiktu punktu. Piemēram, kodinot pusvadītāju ražošanas laikā anizotropo kodināšanu bieži izvēlas tā, lai tiktu nokasīts tikai mērķa virziens, atstājot citus virzienus neskartus.
“Izotropiskā kodināšana” un “Anizotropā kodināšana” attēli
Mitrā kodināšana, izmantojot ķīmiskas vielas.
Mitrā kodināšana izmanto ķīmisku reakciju starp ķīmisko vielu un substrātu. Ar šo metodi anizotropā kodināšana nav neiespējama, taču tā ir daudz grūtāka nekā izotropā kodināšana. Šķīdumu un materiālu kombinācijai ir daudz ierobežojumu, un tādi apstākļi kā substrāta temperatūra, šķīduma koncentrācija un pievienošanas daudzums ir stingri jākontrolē.
Neatkarīgi no tā, cik precīzi apstākļi ir pielāgoti, slapjā kodināšana ir sarežģīta, lai panāktu smalku apstrādi zem 1 μm. Viens no iemesliem ir nepieciešamība kontrolēt sānu kodināšanu.
Cenu samazinājums ir parādība, ko sauc arī par cenu samazināšanu. Pat ja ir cerība, ka materiāls tiks izšķīdināts tikai vertikālā virzienā (dziļuma virzienā) ar mitro kodināšanu, nav iespējams pilnībā novērst šķīduma atsitienu pret sāniem, tāpēc materiāla šķīšana paralēlā virzienā neizbēgami turpināsies. . Šīs parādības dēļ mitrā kodināšana nejauši rada sekcijas, kas ir šaurākas par mērķa platumu. Tādā veidā, apstrādājot produktus, kuriem nepieciešama precīza strāvas kontrole, reproducējamība ir zema un precizitāte ir neuzticama.
Iespējamo kļūdu piemēri mitrā kodināšanā
Kāpēc sausā kodināšana ir piemērota mikroapstrādei
Saistītās tehnikas apraksts Sauso kodināšanu, kas piemērota anizotropai kodināšanai, izmanto pusvadītāju ražošanas procesos, kuriem nepieciešama augstas precizitātes apstrāde. Sausā kodināšana bieži tiek saukta par reaktīvo jonu kodināšanu (RIE), kas var ietvert arī plazmas kodināšanu un izsmidzināšanu plašā nozīmē, taču šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta RIE.
Lai izskaidrotu, kāpēc anizotropā kodināšana ir vieglāka ar sauso kodināšanu, apskatīsim RIE procesu tuvāk. To ir viegli saprast, sadalot sausās kodināšanas un substrāta nokasīšanas procesu divos veidos: “ķīmiskā kodināšana” un “fiziskā kodināšana”.
Ķīmiskā kodināšana notiek trīs posmos. Pirmkārt, reaktīvās gāzes tiek adsorbētas uz virsmas. Pēc tam no reakcijas gāzes un substrāta materiāla veidojas reakcijas produkti, un visbeidzot reakcijas produkti tiek desorbēti. Turpmākajā fiziskajā kodināšanā substrāts tiek iegravēts vertikāli uz leju, uz pamatnes vertikāli uzklājot argona gāzi.
Ķīmiskā kodināšana notiek izotropiski, savukārt fiziskā kodināšana var notikt anizotropiski, kontrolējot gāzes pielietošanas virzienu. Šīs fiziskās kodināšanas dēļ sausā kodināšana ļauj vairāk kontrolēt kodināšanas virzienu nekā mitrā kodināšana.
Arī sausajai un mitrajai kodināšanai ir nepieciešami tādi paši stingri nosacījumi kā mitrajai kodināšanai, taču tai ir augstāka reproducējamība nekā slapjā kodināšanai, un tai ir daudz vieglāk vadāmu vienumu. Tāpēc nav šaubu, ka sausā kodināšana ir labvēlīgāka rūpnieciskai ražošanai.
Kāpēc joprojām ir nepieciešama mitrā kodināšana
Kad jūs saprotat šķietami visvareno sauso kodināšanu, jūs varat brīnīties, kāpēc mitrā kodināšana joprojām pastāv. Tomēr iemesls ir vienkāršs: mitrā kodināšana padara produktu lētāku.
Galvenā atšķirība starp sauso kodināšanu un mitro kodināšanu ir izmaksas. Slapjā kodināšanā izmantotās ķimikālijas nav tik dārgas, un pašas iekārtas cena esot aptuveni 1/10 no sausās kodināšanas iekārtas cenas. Turklāt apstrādes laiks ir īss, un vienlaikus var apstrādāt vairākus substrātus, tādējādi samazinot ražošanas izmaksas. Rezultātā mēs varam saglabāt zemas produktu izmaksas, dodot mums priekšrocības salīdzinājumā ar konkurentiem. Ja prasības apstrādes precizitātei nav augstas, daudzi uzņēmumi neapstrādātai masveida ražošanai izvēlēsies mitro kodināšanu.
Kodināšanas process tika ieviests kā process, kam ir nozīme mikrofabrikas tehnoloģijā. Kodināšanas process ir aptuveni sadalīts mitrajā kodināšanā un sausajā kodināšanā. Ja izmaksas ir svarīgas, pirmais ir labāks, un, ja nepieciešama mikroapstrāde zem 1 μm, otrā ir labāka. Ideālā gadījumā procesu var izvēlēties, pamatojoties uz ražojamo produktu un izmaksām, nevis to, kurš no tiem ir labāks.
Publicēšanas laiks: 16.04.2024