Розуміння відмінностей травлення між кремнієвими пластинами та пластинами з карбіду кремнію

У процесах сухого травлення, зокрема реактивного іонного травлення (RIE), характеристики матеріалу, що травиться, відіграють значну роль у визначенні швидкості травлення та кінцевої морфології протравлених структур. Це особливо важливо під час порівняння поведінки травленнякремнієві пластиниіпластини карбіду кремнію (SiC).. Хоча обидва є звичайними матеріалами у виробництві напівпровідників, їхні суттєво різні фізичні та хімічні властивості призводять до контрастних результатів травлення.

Порівняння властивостей матеріалу:КремнійпротиКарбід кремнію

З таблиці видно, що SiC набагато твердіший за кремній, його твердість за Моосом становить 9,5, що наближається до твердості алмазу (твердість за Моосом 10). Крім того, SiC демонструє набагато більшу хімічну інертність, тобто для проведення хімічних реакцій йому потрібні дуже специфічні умови.

Процес травлення:КремнійпротиКарбід кремнію

Травлення RIE передбачає як фізичне бомбардування, так і хімічні реакції. Для таких матеріалів, як кремній, які є менш твердими та більш хімічно реактивними, процес працює ефективно. Хімічна реакційна здатність кремнію дозволяє легше травити його під впливом реактивних газів, таких як фтор або хлор, а фізичне бомбардування іонами може легко порушити слабші зв’язки в решітці кремнію.

Навпаки, SiC представляє значні проблеми як у фізичних, так і в хімічних аспектах процесу травлення. Фізичне бомбардування SiC має менший вплив через його вищу твердість, а ковалентні зв’язки Si-C мають набагато вищу енергію зв’язку, тобто їх набагато важче розірвати. Висока хімічна інертність SiC ще більше ускладнює проблему, оскільки він не реагує легко з типовими травильними газами. У результаті, незважаючи на те, що пластина SiC є тоншою, вона має тенденцію до травлення повільніше та нерівномірніше порівняно з кремнієвою пластиною.

Чому кремній травиться швидше, ніж SiC?

Під час травлення кремнієвих пластин нижча твердість матеріалу та більша реакційна здатність забезпечують більш плавний і швидкий процес, навіть для товстіших пластин, таких як кремній 675 мкм. Однак під час травлення більш тонких пластин SiC (350 мкм) процес травлення стає складнішим через твердість матеріалу та труднощі з розривом зв’язків Si-C.

Крім того, повільніше травлення SiC можна пояснити його вищою теплопровідністю. SiC швидко розсіює тепло, зменшуючи локалізовану енергію, яка інакше сприяла б реакції травлення. Це особливо проблематично для процесів, які покладаються на термічні ефекти для сприяння розриву хімічних зв’язків.

Швидкість травлення SiC

Швидкість травлення SiC значно нижча порівняно з кремнієм. За оптимальних умов швидкість травлення SiC може досягати приблизно 700 нм на хвилину, але збільшити цю швидкість є складним завданням через твердість матеріалу та хімічну стабільність. Будь-яка спроба підвищити швидкість травлення повинна ретельно збалансувати інтенсивність фізичного бомбардування та склад реактивного газу без шкоди для однорідності травлення або якості поверхні.

Використання SiO₂ як маскуючого шару для травлення SiC

Одним із ефективних рішень проблем, пов’язаних із травленням SiC, є використання міцного маскуючого шару, наприклад товстого шару SiO₂. SiO₂ більш стійкий до реактивного іонного травлення середовища, захищаючи базовий SiC від небажаного травлення та забезпечуючи кращий контроль над протравленими структурами.

Вибір більш товстого шару маски SiO₂ забезпечує достатній захист як від фізичного бомбардування, так і від обмеженої хімічної реакційної здатності SiC, що призводить до більш послідовних і точних результатів травлення.

На завершення травлення пластин SiC вимагає більш спеціалізованих підходів порівняно з кремнієм, враховуючи надзвичайну твердість, високу енергію зв’язку та хімічну інертність матеріалу. Використання відповідних маскових шарів, таких як SiO₂, і оптимізація процесу RIE можуть допомогти подолати деякі з цих труднощів у процесі травлення.

Semicorex пропонує високоякісні компоненти, такі якофортне кільце, насадка для душатощо для травлення або іонної імплантації. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com