Kĩ Thuật Ăn Mòn (Etching)

kĩ thuật ăn mòn (etching technology) là 1 giai đoạn trong quy trình sản xuất tấm wafer ,công nghệ chế tạo vi điện tử.Etching (hay kĩ thuật ăn mòn) là 1 quá trình mà trong đó diễn ra sự ăn mòn chọn lọc vật liệu bởi phản ứng giữa chất ăn mòn và vật liệu bị ăn mòn. Kĩ thuật Etching được sử dụng rộng rãi trong xử lí vật liệu bán dẫn như: làm sạch chất bẩn, tạp chất bám trên bề mặt wafer, hay chế tạo các cấu trúc 3D. Ăn mòn gồm có 2 loại ăn mòn là ăn mòn khô và ăn mòn ướt.

NỘI DUNG

 Phần 1: Tổng quan

 Phần 2: Định nghĩa và phân loại

 Phần 3: Các phương pháp ăn mòn

PHẦN 1

TỔng quan

Etching (hay kĩ thuật ăn mòn) là 1 quá trình mà trong đó diễn ra sự ăn mòn chọn lọc vật liệu bởi phản ứng giữa chất ăn mòn và vật liệu bị ăn mòn.

Kĩ thuật Etching được sử dụng rộng rãi trong xử lí vật liệu bán dẫn như: làm sạch chất bẩn, tạp chất bám trên

PHẦN 2

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

 2.1 Quá trình ăn mòn (etching process)

 2.2 Phân loại

 2.3 Hướng ăn mòn

2.1 Quá trình ăn mòn (etching process)

Quá trình ăn mòn là quá trình

loại bỏ một phần vật liệu không

mong muốn có trong các cấu hình định sẵn hoặc ăn mòn toàn bộ phần vật liệu không cần thiết bằng các

phương pháp hóa học riêng lẻ hay kết hợp giữa phương pháp cơ- hóa-

lí với các điều kiện xác định (dung dịch ăn mòn, plasma ăn mòn, nhiệt

2.3 Hướng ăn mòn

 Ăn mòn đẳng hướng

 Ăn mòn dị hướng

 Ăn mòn dị hướng hoàn hảo

 Ăn mòn dị hướng không hoàn hảo

2.4 T ính chọn lọc

Tính chọn lọc là nói đến khả năng chất ăn mòn có thể ăn mòn 1

loại vật liệu so với các vật liệu khác.

 Chất ăn mòn có tính chọn lọc

cao

 Chất ăn mòn có tính chọn lọc

thấp

PHẦN 3

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĂN MÒN

 3.1 Ăn mòn ướt

 3.2 Ăn mòn khô

 3.2.1 Ăn mòn plasma hóa học

 3.2.2 Phương pháp nghiền ion

 3.2.3 Ăn mòn ion phản ứng

3.1 Ăn mòn ướt

Là loại ăn mòn mà phiến bán dẫn được nhúng

hoàn toàn trong dung dịch ăn mòn hóa học, hay

phun dung dịch ăn mòn lên 1 phần bề mặt tại vị

trí cần ăn mòn, sử dụng các phản ứng hóa học

nhằm loại bỏ các thành phần không mong muốn

3.1 Ăn mòn ướt

Cơ chế ăn mòn ướt bao gồm 3 giai đoạn chủ yếu:

1-Các chất phản ứng khuếch tán đến bề mặt.

2-Phản ứng hóa xảy ra trên bề mặt.

3-Sản phẩm phản ứng được đưa ra khỏi bề mặt bằng quá

trình khuếch tán

3.1 Ăn mòn ướt

 Khắc ăn mòn ướt được sử dụng

để làm sạch, tạo hình cấu trúc 3D, lấy đi sai hỏng của bề mặt, đánh bóng và trang trí các đặc điểm cấu trúc và kết cấu.

3.1 Ăn mòn ướt

 Vật liệu được ăn mòn bao gồm chất bán dẫn, chất dẫn điện,

và chất cách điện.

 Khi thay đổi chất ăn mòn ướt

và nhiệt độ làm thay đổi độ

chọn lọc.

3.1 Ăn mòn ướt

Ăn mòn Silicon

Ăn mòn đẳng hướng: Ăn mòn trong tất cả các hướng tinh thể tại cùng tốc độ, dẫn tới các chi tiết được làm tròn trong đơn tinh thể Si.

 Chất ăn mòn đẳng hướng:, chúng thường là axit, phổ biến nhất là hệ thống HNA, là một hỗn hợp axit

3.1 Ăn mòn ướt

 Sơ đồ phản ứng:

3.1 Ăn mòn ướt

 Mặt nạ cho chất ăn mòn đẳng hướng:

 Trong hệ thống HNA, các lớp SiO2 được sử dụng như một mặt nạ, đặc biệt cho ăn mòn nông.

 Một mặt nạ không ăn mòn Au hay Si3N4 cần cho

ăn mòn sâu hơn, các chất cản quang, Al không chịu nổi với các tác nhân oxy hóa như HNO3.

3.1 Ăn mòn ướt

 Ăn mòn bất đẳng hướng: ăn

mòn tinh thể Si tại tốc độ khác nhau phụ thuộc vào hướng của mặt phẳng tinh thể Là loại ăn mòn hay gia công những cấu

trúc mong muốn trong vật liệu tinh thể bằng ăn mòn nhanh

hơn nhiều theo một hướng so

 Cơ học: wafer được giữ trong vòng kẹp (teflon)

 Hóa học: sáp hoặc phủ hữu cơ được phun vào

3.1 Ăn mòn ướt

 Nhược điểm:

 Thành cấu trúc cửa sổ không thẳng.

 Đòi hỏi phải rung trong quá trình ăn mòn và làm khô mẫu sau đó.

 Thường dùng các dung dịch có tính độc hại mạnh.

 Thường xảy ra hiện tượng ăn mòn ngầm

ngang dưới lớp cản, gây ra nhiều tác hại, như bong lớp bảo vệ bề mặt.

âm và một số phân tử không bị

3.2 Ăn mòn khô

 Phân loại:

 Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa học

 Ăn mòn khô theo nguyên lí vật lí

 Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa lí

3.2 Ăn mòn khô

3.2 Ăn mòn khô

Một vài hình ảnh minh họa

3.2 Ăn mòn khô

 Các thông số ảnh hưởng:

3.2 Ăn mòn khô

 Ưu điểm:

 Tạo ra các cấu trúc có độ phân giải cao.

 Không cần rung và làm khô.

 Nhược điểm:

 Các thiết bị phức tạp, chi phí cao hơn nhiều

so với ăn mòn ướt.

3.2.1 Ăn mòn plasma hóa học

(Plasma isotropic etching)

3.2.2 Phương pháp nghiền ion

( Ion Milling)

Là phương pháp sử dụng chùm ion của một loại khí trơ để bắn phá bề mặt phiến bán dẫn hay cấu hình

cần ăn mòn Phần vật chất bị bắn phá sẽ mất đi, các cấu hình ăn

mòn rất định hướng và kết quả là

có thể tạo ra cấu hình ăn mòn ở

kích thước nano sắc nét Có tính

3.2.3 Ăn mòn ion phản ứng

(Reactive Ion Etching (RIE))

 Về nguyên tắc là sự kết hợp giữa ăn

mòn plasma và ăn mòn nghiền ion Do vậy ăn mòn vừa có tính định hướng cao

và có cả tính ăn mòn chọn lọc, có thể ăn mòn với cấu hình kích thước vùng nano.

 Là phương pháp được dùng rộng rãi

trong các công nghệ tiên tiến ngày nay bởi ứng dụng rất đa dạng: làm sạch bề mặt nhanh với chất lượng rất tốt, ăn

mòn lớp cản, ăn mòn vật liệu bán dẫn.