במאמר הקודם, הצגנו את תהליך הפוטוליתוגרפיה, המשתמש במסכת פוטו כדי להקרין את דפוסי המעגל המעוצבים על פני השטח של הפרוסה המצופה בפוטו-רזיסט. השלב הבא הוא לבצע את תהליך התחריט על הוואפר כדי להסיר חומר לא רצוי ולשמור רק על התבנית הרצויה.

תחריט: צורת אמנות בפני עצמה

כשהיית בשיעורי אמנות, ייתכן שיצרת "הדפסים", סוג של יצירות אמנות שנוצרו על ידי ציור צורות על פני השטח של עץ, מתכת או אבן, ולאחר מכן מריחת דיו או צבע ולחיצה על נייר או בד. תהליך תחריט מוליכים למחצה חולק עקרונות דומים עם טכניקת הדפסה זו.

בהדפסה מורחים חומר אנטי קורוזיבי על לוח מתכת, והעיצוב הרצוי נחצב בצלחת בעזרת כלים חדים. לאחר מכן טובלים את הצלחת בחומרים קורוזיביים כמו חומצה חנקתית, ומידת הקורוזיה נשלטת ליצירת התבנית הרצויה.

באופן דומה, בייצור מוליכים למחצה, תהליך התחריט משתמש בחומרי תחריט נוזלים או גז כדי להסיר באופן סלקטיבי חומרים לא רצויים עד שדפוסי המעגל הרצויים נשארים על פני השטח של הפרוסה. החומר באזורים ללא פוטו-רזיסט מוסר על ידי הצריבה כדי ליצור את דפוסי המעגלים על גבי הפרוסה. לאחר השלמת תהליך התחריט, הפוטו-רזיסט מוסר. יש לחזור על שלבים אלה מספר פעמים בשכבות שונות.

תחריט יבש, המשמש בתהליך התחריט, יכול להיות מסווג לשני סוגים: תחריט יבש ותחריט רטוב, בהתאם לחומרים המשמשים. תחריט יבש מסירה באופן סלקטיבי חומרים לא רצויים באמצעות גזים ויונים תגובתיים, בעוד שחריטה רטובה משתמשת בתמיסות כימיות.

בהשוואה לחריטה רטובה, לחריטה יבשה יש עלויות גבוהות יותר והיא מורכבת יותר. עם זאת, עם התקדמות טכנולוגיית מוליכים למחצה ננומטריים, המעגלים הופכים מורכבים יותר. לכן, תחריט יבש מיושם באופן נרחב יותר ויש לו תשואה גבוהה יותר (הכוונה לאחוז המוצרים המוגמרים).

תחריט יבש, הידוע גם בשם תחריט פלזמה, משמש להסרת חומרי מצע מיותרים.
פלזמה נוצרת על ידי הזרקת גז לתא ואקום בלחץ נמוך מהלחץ האטמוספרי ולאחר מכן אספקת אנרגיה חשמלית. פלזמה היא מצב של חומר (בדומה למוצקים, נוזלים וגזים) המורכב ממספר רב של אלקטרונים חופשיים, יונים וחלקיקים ניטרליים או גזים מיוננים. כאשר חומר מיונן, זה אומר שניטרונים או מולקולות שינו את מצב המטען שלהם על ידי איבוד או עלייה של אלקטרונים.

כאשר שדה מגנטי חזק מספיק שנוצר על ידי אנרגיה חשמלית מופעל על גז, מה שגורם למולקולות הגז להתנגש וליינן, נוצרת פלזמה. במילים אחרות, אלקטרונים חופשיים מואצים על ידי השדה המגנטי, והאלקטרונים עתירי האנרגיה הבאים מתנגשים בניוטרונים או מולקולות, ומייננים אותם.

מפל היינון הזה, המכונה אפקט המפולת, מוביל לעלייה אקספוננציאלית במספר היונים. זה מה שאנו מכנים "מצב הפלזמה". אטומי רדיקלים חופשיים מתנתקים ממצב פלזמה זה ומתאדים הרחק ממשטח הפרוסה, ובכך מסירים את חומר פני השטח שלא היה מוגן בעבר על ידי ציפוי הפוטו-רזיסט.

יש לציין מספר נקודות בתהליך התחריט היבש.

ראשית, אחידות. אחידות מציינת את העקביות של קצב התחריט על פני כל משטח הפרוסות. אם קצב הצריבה אינו עקבי באזורים שונים של הפרוסה, עומק הצריבה ישתנה, מה שעלול להוביל לכשלים בשבב.

שנית, קצב חריטה. זה מתייחס לכמות חומר פני השטח שהוסר בזמן נתון. קצב החריטה יכול להשתנות בהתאם למספר האטומים והיונים התגובתיים, כמו גם לאנרגיה שנישאת היונים הגורמת לתגובות פני השטח להתרחש. במילים אחרות, עלינו לשלוט בקפדנות על הגורמים הללו כדי לשפר את התשואה הכוללת.

בנוסף, סלקטיביות (היחס בין קצב הצריבה של חומר המטרה לקצב הצריבה של חומרים אחרים) ופרופיל הצריבה נחשבים גם הם לגורמים חשובים בתחריט יבש.

כעת יש לך הבנה טובה יותר של תהליך התחריט לבניית דפוסי מעגלים מוליכים למחצה. מוליכים למחצה הם התגלמות טכנולוגיית המעגלים המשולבים, המיוצרים באמצעות השקה חוזרת של חומרים רצויים על מצע סיליקון, יישום שכבות הגנה וחריטה סלקטיבית של חלקים מיותרים. התהליך כולו מתבצע במכשירים שתוכננו תוך מחשבה על בטיחות.

במאמר הבא נציג את תהליכי השקיעה והשתלת יונים, המקנים תכונות חשמליות לפרוסים באמצעות טכניקות אלו.