در مقاله قبلی، فرآیند فوتولیتوگرافی را معرفی کردیم که با استفاده از ماسک نوری، الگوهای مدار طراحی شده را بر روی سطح ویفر پوشش داده شده با نور مقاوم می‌سازد. مرحله بعدی این است که فرآیند اچینگ را روی ویفر انجام دهید تا مواد ناخواسته حذف شود و فقط الگوی مورد نظر حفظ شود.

اچینگ: یک فرم هنری در نوع خود

زمانی که در کلاس‌های هنر حضور داشتید، ممکن است «چاپ» ایجاد کرده باشید، نوعی اثر هنری که با کشیدن اشکال بر روی سطح چوب، فلز یا سنگ، سپس استفاده از جوهر یا رنگ و فشار دادن آن بر روی کاغذ یا پارچه ایجاد می‌شود. فرآیند اچینگ نیمه هادی اصول مشابهی با این تکنیک چاپ دارد.

در چاپ روی صفحه فلزی یک ماده ضد خوردگی اعمال می شود و با استفاده از ابزار تیز طرح مورد نظر در صفحه حک می شود. سپس صفحه در مواد خورنده مانند اسید نیتریک غوطه ور می شود و درجه خوردگی برای تشکیل الگوی مورد نظر کنترل می شود.

به طور مشابه، در تولید نیمه هادی، فرآیند اچ از اچ های مایع یا گاز برای حذف انتخابی مواد ناخواسته استفاده می کند تا زمانی که الگوهای مدار مورد نظر روی سطح ویفر باقی بماند. مواد در مناطقی که مقاوم به نور نیستند توسط اچانت حذف می شود تا الگوهای مدار روی ویفر تشکیل شود. پس از اتمام فرآیند اچینگ، فتوریست حذف می شود. این مراحل باید چندین بار در لایه های مختلف تکرار شوند.

اچینگ خشک که در فرآیند اچ استفاده می شود به دو نوع تقسیم می شود: اچ خشک و اچ مرطوب، بسته به مواد مورد استفاده. اچ کردن خشک به طور انتخابی مواد ناخواسته را با استفاده از گازها و یون‌های فعال حذف می‌کند، در حالی که اچ مرطوب از محلول‌های شیمیایی استفاده می‌کند.

در مقایسه با اچ مرطوب، اچ خشک هزینه بیشتری دارد و پیچیدگی بیشتری دارد. با این حال، با پیشرفت فناوری نیمه هادی در مقیاس نانو، مدارها پیچیده تر می شوند. بنابراین، اچینگ خشک کاربرد بیشتری دارد و بازده بالاتری دارد (به درصد محصولات نهایی اشاره دارد).

حکاکی خشک که به عنوان اچ پلاسما نیز شناخته می شود، برای حذف مواد غیر ضروری زیرلایه استفاده می شود.
پلاسما با تزریق گاز به محفظه خلاء با فشاری کمتر از فشار اتمسفر و سپس تامین انرژی الکتریکی تولید می شود. پلاسما حالتی از ماده (شبیه جامدات، مایعات و گازها) است که از تعداد زیادی الکترون آزاد، یون ها و ذرات خنثی یا گازهای یونیزه شده تشکیل شده است. هنگامی که یک ماده یونیزه می شود، به این معنی است که نوترون ها یا مولکول ها با از دست دادن یا به دست آوردن الکترون، حالت بار خود را تغییر داده اند.

هنگامی که یک میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی تولید شده توسط انرژی الکتریکی به گاز اعمال می شود و باعث برخورد مولکول های گاز و یونیزه شدن آن می شود، پلاسما تشکیل می شود. به عبارت دیگر، الکترون‌های آزاد توسط میدان مغناطیسی شتاب می‌گیرند و الکترون‌های پرانرژی بعدی با نوترون‌ها یا مولکول‌ها برخورد می‌کنند و آنها را یونیزه می‌کنند.

این آبشار یونیزاسیون که به اثر بهمن معروف است منجر به افزایش تصاعدی تعداد یون ها می شود. این همان چیزی است که ما آن را "وضعیت پلاسما" می نامیم. اتم‌های رادیکال آزاد از این حالت پلاسما جدا می‌شوند و از سطح ویفر تبخیر می‌شوند و در نتیجه مواد سطحی را که قبلاً توسط پوشش مقاوم به نور محافظت نشده بود، از بین می‌برند.

در فرآیند اچینگ خشک باید به چند نکته توجه کرد.

اول، یکنواختی. یکنواختی نشان‌دهنده یکنواختی سرعت اچ در کل سطح ویفر است. اگر نرخ اچ در نواحی مختلف ویفر ناسازگار باشد، عمق اچ متفاوت خواهد بود که می تواند منجر به خرابی تراشه شود.

دوم، نرخ اچ. این به مقدار مواد سطح حذف شده در یک زمان معین اشاره دارد. نرخ اچ بسته به تعداد اتم‌ها و یون‌های فعال و همچنین انرژی حمل شده توسط یون‌هایی که باعث واکنش‌های سطحی می‌شوند، می‌تواند متفاوت باشد. به عبارت دیگر، برای بهبود عملکرد کلی باید این عوامل را به شدت کنترل کنیم.

علاوه بر این، گزینش پذیری (نسبت اچ ماده هدف به نرخ اچ مواد دیگر) و پروفیل اچ نیز از عوامل مهم در اچینگ خشک محسوب می شوند.

اکنون درک بهتری از فرآیند اچینگ برای ساخت الگوهای مدار نیمه هادی دارید. نیمه هادی ها مظهر فناوری مدار مجتمع هستند که از طریق رسوب مکرر مواد مورد نظر بر روی یک بستر سیلیکونی، اعمال لایه های محافظ و اچینگ انتخابی قطعات غیر ضروری تولید می شوند. کل فرآیند در ابزارهایی که با در نظر گرفتن ایمنی طراحی شده اند انجام می شود.

در مقاله بعدی، فرآیندهای رسوب گذاری و کاشت یون را معرفی خواهیم کرد که از طریق این تکنیک ها خواص الکتریکی را به ویفر می دهند.