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.
KỸ THUẬT ETCHING Nhóm Nguyễn Tấn Tài 1313562 Nguyễn Phú Ninh 1313129 Lê Hoàng Minh Châu 1313011 Huỳnh Ngọc Mộng Thu 1313182 Phạm Bá Thắng 1313593 Trần Văn Sơn 1313556 13/05/16 NỘI DUNG Phần 1: Tổng quan Phần 2: Định nghĩa phân loại Phần 3: Các phương pháp ăn mòn PHẦN TỔng quan Etching (hay kĩ thuật ăn mòn) trình mà diễn ăn mòn chọn lọc vật liệu phản ứng chất ăn mòn vật liệu bị ăn mòn Kĩ thuật Etching sử dụng rộng rãi xử lí vật liệu bán dẫn như: làm chất bẩn, tạp chất bám bề mặt wafer, hay chế tạo cấu trúc 3D PHẦN ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI 2.1 Quá trình ăn mòn (etching process) 2.2 Phân loại 2.3 Hướng ăn mòn 2.4 Tính chọn lọc 2.1 Quá trình ăn mòn (etching process) Quá trình ăn mòn trình loại bỏ phần vật liệu không mong muốn có cấu hình định sẵn ăn mòn toàn phần vật liệu không cần thiết phương pháp hóa học riêng lẻ hay kết hợp phương pháp cơ- hóalí với điều kiện xác định (dung dịch ăn mòn, plasma ăn mòn, nhiệt độ, áp suất, tỉ lệ ăn mòn…) 13/05/16 2.2 Phân loại Phân loại theo đặc tính chất ăn mòn Ăn mòn ướt Ăn mòn khô Phân loại theo nguyên lí ăn mòn Ăn mòn hóa học Ăn mòn vật lí Ăn mòn hóa lí 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 Tính chọn lọc Tính chọn lọc nói đến khả chất ăn mòn ăn mòn loại vật liệu so với vật liệu khác Chất ăn mòn có tính chọn lọc cao Chất ăn mòn có tính chọn lọc thấp 10 3.1 Ăn mòn ướt Bảo vệ mặt sau Trong nhiều trường hợp ta phải bảo vệ mặt sau wafer khỏi bị ăn mòn đẳng hướng bất đẳng hướng Mặt sau bảo vệ học hay hóa học 13/05/16 Cơ học: wafer giữ vòng kẹp (teflon) Hóa học: sáp phủ hữu phun vào mặt sau wafer 22 3.1 Ăn mòn ướt Ưu điểm: 13/05/16 Ăn mòn đồng Bề mặt sau ăn mòn tương đối phẳng Có thể khống chế kiểm tra tốc độ ăn mòn mong muốn cách chọn tỉ lệ thành phần dung dịch ăn mòn nhiệt độ dung dịch ăn mòn cố định Khả ăn mòn lựa lọc cao (chỉ ăn mòn loại vật liệu xác định, không ăn mòn vật liệu khác) Thiết bị đơn giản, giá thành rẻ 23 3.1 Ăn mòn ướt Nhược điểm: Thành cấu trúc cửa sổ không thẳng Đòi hỏi phải rung trình ăn mòn làm khô mẫu sau Thường dùng dung dịch có tính độc hại mạnh Thường xảy tượng ăn mòn ngầm ngang lớp cản, gây nhiều tác hại, bong lớp bảo vệ bề mặt 24 3.2 Ăn mòn khô Người ta dùng plasma cho trình ăn mòn khô Plasma chất khí bị ion hóa hoàn toàn hay phần bao gồm số lượng điện tích dương điện tích âm số phân tử không bị ion hóa 13/05/16 25 3.2 Ăn mòn khô Phân loại: 13/05/16 Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa học Ăn mòn khô theo nguyên lí vật lí Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa lí 26 3.2 Ăn mòn khô 13/05/16 27 3.2 Ăn mòn khô Một vài hình ảnh minh họa 13/05/16 28 3.2 Ăn mòn khô Các thông số ảnh hưởng: 13/05/16 29 3.2 Ăn mòn khô Ưu điểm: Tạo cấu trúc có độ phân giải cao Không cần rung làm khô Nhược điểm: 13/05/16 Các thiết bị phức tạp, chi phí cao nhiều so với ăn mòn ướt 30 3.2.1 Ăn mòn plasma hóa học (Plasma isotropic etching) Sử dụng khí ăn mòn lượng plasma gây phản ứng hóa học để ăn mòn phần vật liệu cần bỏ Sản phẩm sau phản ứng hóa học dạng khí dẫn 13/05/16 31 13/05/16 32 3.2.2 Phương pháp nghiền ion ( Ion Milling) Là phương pháp sử dụng chùm ion loại khí trơ để bắn phá bề mặt phiến bán dẫn hay cấu hình cần ăn mòn Phần vật chất bị bắn phá đi, cấu hình ăn mòn định hướng kết tạo cấu hình ăn mòn kích thước nano sắc nét Có tính chọn lọc trình vật lí 33 3.2.3 Ăn mòn ion phản ứng (Reactive Ion Etching (RIE)) Về nguyên tắc kết hợp ăn mòn plasma ăn mòn nghiền ion Do ăn mòn vừa có tính định hướng cao có tính ăn mòn chọn lọc, ăn mòn với cấu hình kích thước vùng nano Là phương pháp dùng rộng rãi công nghệ tiên tiến ngày ứng dụng đa dạng: làm bề mặt nhanh với chất lượng tốt, ăn mòn lớp cản, ăn mòn vật liệu bán dẫn 13/05/16 34 13/05/16 35 13/05/16 36 [...]... 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 11 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 12 3.1 Ăn mòn ướt Cơ chế ăn. .. wafer 22 3.1 Ăn mòn ướt Ưu điểm: 13/05/16 Ăn mòn đồng đều Bề mặt sau khi ăn mòn tương đối phẳng Có thể khống chế và kiểm tra được tốc độ ăn mòn mong muốn bằng cách chọn tỉ lệ các thành phần dung dịch ăn mòn và nhiệt độ dung dịch ăn mòn cố định Khả năng ăn mòn lựa lọc cao (chỉ ăn mòn loại vật liệu xác định, không ăn mòn vật liệu khác) Thiết bị đơn giản, giá thành rẻ 23 3.1 Ăn mòn ướt Nhược... tích âm và một số phân tử không bị ion hóa 13/05/16 25 3.2 Ăn mòn khô Phân loại: 13/05/16 Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa học Ăn mòn khô theo nguyên lí vật lí Ăn mòn khô theo nguyên lí hóa lí 26 3.2 Ăn mòn khô 13/05/16 27 3.2 Ăn mòn khô Một vài hình ảnh minh họa 13/05/16 28 3.2 Ăn mòn khô Các thông số ảnh hưởng: 13/05/16 29 3.2 Ăn mòn khô Ưu điểm: Tạo ra các cấu trúc có độ phân giải cao... 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 chọn lọc kém vì là một quá trình vật lí 33 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,... hay Si3N4 cần cho ăn mòn sâu hơn, các chất cản quang, Al không chịu nổi với các tác nhân oxy hóa như HNO3 19 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 với hướng khác 13/05/16 20 3.1 Ăn mòn ướt 13/05/16... 16 hợp 3.1 Ăn mòn ướt Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để: •Lấy bề mặt hỏng •Làm tròn các góc nhọn •Loại bỏ độ nhám sau khi ăn mòn khô hay bất đẳng hướng 13/05/16 17 3.1 Ăn mòn ướt 13/05/16 Sơ đồ phản ứng: 18 3.1 Ăn mòn ướt 13/05/16 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... 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 13/05/16 15 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 13/05/16 Chất ăn mòn đẳng hướng:, chúng thường là axit, phổ biến nhất là hệ thống HNA, là một hỗn... cấu trúc có độ phân giải cao Không cần rung và làm khô Nhược điểm: 13/05/16 Các thiết bị phức tạp, chi phí cao hơn nhiều so với ăn mòn ướt 30 3.2.1 Ăn mòn plasma hóa học (Plasma isotropic etching) Sử dụng các khí ăn mòn và năng lượng plasma gây ra phản ứng hóa học để ăn mòn phần vật liệu cần bỏ đi Sản phẩm sau phản ứng hóa học cũng ở dạng khí được dẫn ra ngoài 13/05/16 31 13/05/16 32 3.2.2 Phương... 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 13 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 13/05/16 14 3.1 Ăn mòn ướt Vật liệu được ăn mòn. .. 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 24 3.2 Ăn mòn khô Người ta dùng plasma cho quá trình ăn mòn khô Plasma là chất khí bị ion hóa hoàn toàn hay một phần bao gồm số lượng như