Понимание различий в травлении между пластинами кремния и карбида кремния

В процессах сухого травления, особенно реактивного ионного травления (RIE), характеристики травящегося материала играют важную роль в определении скорости травления и окончательной морфологии травленых структур. Это особенно важно при сравнении поведения травлениякремниевые пластиныипластины карбида кремния (SiC). Хотя оба материала являются распространенными в производстве полупроводников, их совершенно разные физические и химические свойства приводят к противоположным результатам травления.

Сравнение свойств материалов:Кремнийпротив.Карбид кремния

Из таблицы видно, что SiC намного тверже кремния: его твердость по шкале Мооса равна 9,5, приближаясь к твердости алмаза (твердость по шкале Мооса 10). Кроме того, SiC демонстрирует гораздо большую химическую инертность, а это означает, что для проведения химических реакций требуются весьма специфические условия.

Процесс травления:Кремнийпротив.Карбид кремния

Травление RIE включает как физическую бомбардировку, так и химические реакции. Для таких материалов, как кремний, которые менее тверды и более химически активны, этот процесс работает эффективно. Химическая активность кремния облегчает травление при воздействии химически активных газов, таких как фтор или хлор, а физическая бомбардировка ионами может легко разрушить более слабые связи в решетке кремния.

Напротив, SiC представляет серьезные проблемы как в физических, так и в химических аспектах процесса травления. Физическая бомбардировка SiC оказывает меньшее воздействие из-за его более высокой твердости, а ковалентные связи Si-C имеют гораздо более высокую энергию связи, а это означает, что их гораздо труднее разорвать. Высокая химическая инертность SiC еще больше усугубляет проблему, поскольку он плохо реагирует с типичными травильными газами. В результате, несмотря на то, что пластина SiC тоньше, она имеет тенденцию травиться медленнее и неравномернее по сравнению с кремниевыми пластинами.

Почему кремний травится быстрее, чем SiC?

При травлении кремниевых пластин более низкая твердость и более реактивная природа материала приводят к более плавному и быстрому процессу, даже для более толстых пластин, таких как кремний толщиной 675 мкм. Однако при травлении более тонких пластин SiC (350 мкм) процесс травления усложняется из-за твердости материала и сложности разрыва связей Si-C.

Кроме того, более медленное травление SiC можно объяснить его более высокой теплопроводностью. SiC быстро рассеивает тепло, уменьшая локализованную энергию, которая в противном случае способствовала бы реакциям травления. Это особенно проблематично для процессов, в которых термические эффекты способствуют разрыву химических связей.

Скорость травления SiC

Скорость травления SiC значительно ниже, чем у кремния. В оптимальных условиях скорость травления SiC может достигать примерно 700 нм в минуту, но увеличить эту скорость сложно из-за твердости и химической стабильности материала. Любые усилия по увеличению скорости травления должны тщательно сбалансировать интенсивность физической бомбардировки и состав реактивного газа, не ставя под угрозу однородность травления или качество поверхности.

Использование SiO₂ в качестве маскирующего слоя для травления SiC

Одним из эффективных решений проблем, возникающих при травлении SiC, является использование прочного маскирующего слоя, например, более толстого слоя SiO₂. SiO₂ более устойчив к среде реактивного ионного травления, защищая лежащий под ним SiC от нежелательного травления и обеспечивая лучший контроль над протравленными структурами.

Выбор более толстого маскирующего слоя SiO₂ обеспечивает достаточную защиту как от физической бомбардировки, так и от ограниченной химической активности SiC, что приводит к более стабильным и точным результатам травления.

В заключение, травление пластин SiC требует более специализированных подходов по сравнению с кремнием, учитывая чрезвычайную твердость, высокую энергию связи и химическую инертность материала. Использование соответствующих маскирующих слоев, таких как SiO₂, и оптимизация процесса RIE могут помочь преодолеть некоторые из этих трудностей в процессе травления.

Semicorex предлагает высококачественные компоненты, такие кактравление кольцо, насадка для душаи т. д. для травления или ионной имплантации. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com