Zrozumienie różnic w trawieniu pomiędzy płytkami krzemu i węglika krzemu

W procesach trawienia na sucho, szczególnie w procesie trawienia jonami reaktywnymi (RIE), właściwości trawionego materiału odgrywają znaczącą rolę w określaniu szybkości trawienia i ostatecznej morfologii wytrawianych struktur. Jest to szczególnie ważne przy porównywaniu zachowań trawiennychwafle krzemoweIpłytki z węglika krzemu (SiC).. Chociaż oba są materiałami powszechnymi w produkcji półprzewodników, ich bardzo różne właściwości fizyczne i chemiczne prowadzą do kontrastujących wyników trawienia.

Porównanie właściwości materiału:Krzemvs.Węglik krzemu

Z tabeli jasno wynika, że ​​SiC jest znacznie twardszy od krzemu, a jego twardość w skali Mohsa wynosi 9,5, zbliżając się do diamentu (twardość w skali Mohsa 10). Dodatkowo SiC wykazuje znacznie większą obojętność chemiczną, co oznacza, że ​​wymaga bardzo specyficznych warunków, aby mógł przejść reakcje chemiczne.

Proces trawienia:Krzemvs.Węglik krzemu

Trawienie RIE obejmuje zarówno bombardowanie fizyczne, jak i reakcje chemiczne. W przypadku materiałów takich jak krzem, które są mniej twarde i bardziej reaktywne chemicznie, proces ten przebiega wydajnie. Reaktywność chemiczna krzemu pozwala na łatwiejsze trawienie pod wpływem reaktywnych gazów, takich jak fluor czy chlor, a fizyczne bombardowanie jonami może z łatwością rozerwać słabsze wiązania w siatce krzemu.

Natomiast SiC stwarza znaczące wyzwania zarówno pod względem fizycznym, jak i chemicznym aspektów procesu trawienia. Fizyczne bombardowanie SiC ma mniejszy wpływ ze względu na jego wyższą twardość, a wiązania kowalencyjne Si-C mają znacznie wyższe energie wiązań, co oznacza, że ​​są znacznie trudniejsze do rozerwania. Wysoka obojętność chemiczna SiC dodatkowo pogłębia problem, ponieważ nie reaguje on łatwo z typowymi gazami trawiącymi. W rezultacie, mimo że są cieńsze, płytki SiC mają tendencję do wolniejszego i nierównomiernego trawienia w porównaniu z płytkami krzemowymi.

Dlaczego krzem trawi się szybciej niż SiC?

Podczas trawienia płytek krzemowych niższa twardość materiału i jego bardziej reaktywny charakter powodują płynniejszy i szybszy proces, nawet w przypadku grubszych płytek, takich jak krzem o grubości 675 µm. Jednakże w przypadku trawienia cieńszych płytek SiC (350 µm) proces trawienia staje się trudniejszy ze względu na twardość materiału i trudność w zrywaniu wiązań Si-C.

Dodatkowo wolniejsze trawienie SiC można przypisać jego wyższej przewodności cieplnej. SiC szybko rozprasza ciepło, redukując zlokalizowaną energię, która w przeciwnym razie wspomagałaby reakcje trawienia. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku procesów, w których efekty termiczne pomagają w zerwaniu wiązań chemicznych.

Szybkość trawienia SiC

Szybkość trawienia SiC jest znacznie wolniejsza w porównaniu do krzemu. W optymalnych warunkach szybkość trawienia SiC może osiągnąć około 700 nm na minutę, ale zwiększenie tej szybkości jest wyzwaniem ze względu na twardość materiału i stabilność chemiczną. Wszelkie wysiłki mające na celu zwiększenie szybkości trawienia muszą starannie zrównoważyć intensywność bombardowania fizycznego i skład gazu reaktywnego, bez pogarszania jednorodności trawienia lub jakości powierzchni.

Zastosowanie SiO₂ jako warstwy maski do trawienia SiC

Jednym ze skutecznych rozwiązań problemów związanych z trawieniem SiC jest zastosowanie solidnej warstwy maski, takiej jak grubsza warstwa SiO₂. SiO₂ jest bardziej odporny na reaktywne środowisko trawienia jonowego, chroniąc podstawowy SiC przed niepożądanym trawieniem i zapewniając lepszą kontrolę nad wytrawionymi strukturami.

Wybór grubszej warstwy maski SiO₂ zapewnia wystarczającą ochronę zarówno przed bombardowaniem fizycznym, jak i ograniczoną reaktywnością chemiczną SiC, co prowadzi do bardziej spójnych i precyzyjnych wyników trawienia.

Podsumowując, trawienie płytek SiC wymaga bardziej wyspecjalizowanego podejścia w porównaniu do krzemu, biorąc pod uwagę ekstremalną twardość, wysoką energię wiązania i obojętność chemiczną materiału. Stosowanie odpowiednich warstw maski, takich jak SiO₂ i optymalizacja procesu RIE może pomóc przezwyciężyć niektóre z tych trudności w procesie trawienia.

W ofercie Semicorex znajdują się wysokiej jakości komponenty takie jak m.inpierścień trawienny, głowica prysznicowaitp. do wytrawiania lub implantacji jonów. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com