Memahami Perbezaan Etsa Antara Wafer Silikon dan Silicon Carbide

Dalam proses goresan kering, khususnya Reactive Ion Etching (RIE), ciri-ciri bahan yang terukir memainkan peranan penting dalam menentukan kadar goresan dan morfologi akhir struktur terukir. Ini amat penting apabila membandingkan tingkah laku etsawafer silikondanwafer silikon karbida (SiC).. Walaupun kedua-duanya adalah bahan biasa dalam pembuatan semikonduktor, sifat fizikal dan kimianya yang jauh berbeza membawa kepada hasil goresan yang berbeza.

Perbandingan Sifat Bahan:silikonlwn.Silikon Karbida

Daripada jadual, jelas bahawa SiC jauh lebih keras daripada silikon, dengan kekerasan Mohs 9.5, menghampiri berlian (kekerasan Mohs 10). Di samping itu, SiC mempamerkan kelalaian kimia yang jauh lebih besar, bermakna ia memerlukan keadaan yang sangat spesifik untuk menjalani tindak balas kimia.

Proses Etching:silikonlwn.Silikon Karbida

Etsa RIE melibatkan pengeboman fizikal dan tindak balas kimia. Untuk bahan seperti silikon, yang kurang keras dan lebih reaktif secara kimia, prosesnya berfungsi dengan cekap. Kereaktifan kimia silikon membolehkan goresan lebih mudah apabila terdedah kepada gas reaktif seperti fluorin atau klorin, dan pengeboman fizikal oleh ion dengan mudah boleh mengganggu ikatan yang lebih lemah dalam kekisi silikon.

Sebaliknya, SiC memberikan cabaran yang ketara dalam kedua-dua aspek fizikal dan kimia proses etsa. Pengeboman fizikal SiC mempunyai kesan yang kurang kerana kekerasannya yang lebih tinggi, dan ikatan kovalen Si-C mempunyai tenaga ikatan yang jauh lebih tinggi, bermakna ia jauh lebih sukar untuk dipecahkan. Ketidakupayaan kimia SiC yang tinggi menambahkan lagi masalah, kerana ia tidak bertindak balas dengan mudah dengan gas etsa biasa. Akibatnya, walaupun lebih nipis, wafer SiC cenderung untuk mengetsa lebih perlahan dan tidak sekata berbanding wafer silikon.

Mengapa Silikon Etch Lebih Cepat Daripada SiC?

Apabila mengetsa wafer silikon, kekerasan bahan yang lebih rendah dan sifat yang lebih reaktif menghasilkan proses yang lebih lancar dan lebih pantas, walaupun untuk wafer yang lebih tebal seperti silikon 675 µm. Walau bagaimanapun, apabila mengetsa wafer SiC yang lebih nipis (350 µm), proses mengetsa menjadi lebih sukar disebabkan oleh kekerasan bahan dan kesukaran untuk memecahkan ikatan Si-C.

Selain itu, etsa SiC yang lebih perlahan boleh dikaitkan dengan kekonduksian terma yang lebih tinggi. SiC menghilangkan haba dengan cepat, mengurangkan tenaga setempat yang sebaliknya akan membantu memacu tindak balas goresan. Ini amat bermasalah untuk proses yang bergantung pada kesan haba untuk membantu dalam memecahkan ikatan kimia.

Kadar Goresan SiC

Kadar etsa SiC adalah lebih perlahan berbanding silikon. Di bawah keadaan optimum, kadar goresan SiC boleh mencapai kira-kira 700 nm seminit, tetapi meningkatkan kadar ini adalah mencabar kerana kekerasan bahan dan kestabilan kimia. Sebarang usaha untuk meningkatkan kelajuan goresan mesti mengimbangi intensiti pengeboman fizikal dan komposisi gas reaktif dengan teliti, tanpa menjejaskan keseragaman goresan atau kualiti permukaan.

Menggunakan SiO₂ sebagai Lapisan Topeng untuk Etching SiC

Satu penyelesaian yang berkesan untuk cabaran yang ditimbulkan oleh etsa SiC ialah penggunaan lapisan topeng yang teguh, seperti lapisan SiO₂ yang lebih tebal. SiO₂ lebih tahan terhadap persekitaran goresan ion reaktif, melindungi SiC asas daripada goresan yang tidak diingini dan memastikan kawalan yang lebih baik ke atas struktur terukir.

Pilihan lapisan topeng SiO₂ yang lebih tebal memberikan perlindungan yang mencukupi terhadap kedua-dua pengeboman fizikal dan kereaktifan kimia terhad SiC, yang membawa kepada hasil goresan yang lebih konsisten dan tepat.

Kesimpulannya, pengelasan wafer SiC memerlukan pendekatan yang lebih khusus berbanding silikon, memandangkan kekerasan melampau, tenaga ikatan yang tinggi, dan lengai kimia bahan. Menggunakan lapisan topeng yang sesuai seperti SiO₂ dan mengoptimumkan proses RIE boleh membantu mengatasi beberapa kesukaran ini dalam proses etsa.

Semicorex menawarkan komponen berkualiti tinggi seperticincin goresan, kepala pancuran mandian, dll untuk etsa atau implantasi ion. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com