Pada artikel sebelumnya, kami memperkenalkan proses fotolitografi, yang menggunakan masker foto untuk memproyeksikan pola sirkuit yang dirancang ke permukaan wafer yang dilapisi dengan photoresist. Langkah selanjutnya adalah melakukan proses etsa pada wafer untuk menghilangkan material yang tidak diinginkan dan hanya mempertahankan pola yang diinginkan.

Etsa: Suatu Bentuk Seni dengan Haknya Sendiri

Saat Anda berada di kelas seni, Anda mungkin pernah membuat "cetakan", yaitu jenis karya seni yang dibuat dengan menggambar bentuk pada permukaan kayu, logam, atau batu, kemudian mengoleskan tinta atau cat dan menempelkannya pada kertas atau kain. Proses etsa semikonduktor mempunyai prinsip serupa dengan teknik seni grafis ini.

Dalam seni grafis, bahan anti korosi diaplikasikan pada pelat logam, dan desain yang diinginkan diukir pada pelat tersebut menggunakan alat tajam. Pelat tersebut kemudian direndam dalam bahan korosif seperti asam nitrat, dan derajat korosi dikontrol untuk membentuk pola yang diinginkan.

Demikian pula, dalam pembuatan semikonduktor, proses etsa menggunakan cairan atau gas etsa untuk secara selektif menghilangkan bahan yang tidak diinginkan hingga pola sirkuit yang diinginkan tertinggal di permukaan wafer. Bahan di area tanpa photoresist dihilangkan dengan etsa untuk membentuk pola sirkuit pada wafer. Setelah proses etsa selesai, photoresist dilepas. Langkah-langkah ini perlu diulangi beberapa kali pada lapisan yang berbeda.

Etsa kering yang digunakan dalam proses etsa dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: etsa kering dan etsa basah, tergantung pada bahan yang digunakan. Etsa kering secara selektif menghilangkan bahan yang tidak diinginkan menggunakan gas dan ion reaktif, sedangkan etsa basah menggunakan larutan kimia.

Dibandingkan dengan etsa basah, etsa kering memiliki biaya lebih tinggi dan lebih kompleks. Namun, dengan kemajuan teknologi semikonduktor skala nano, sirkuit menjadi semakin kompleks. Oleh karena itu, etsa kering lebih banyak diterapkan dan memiliki hasil yang lebih tinggi (mengacu pada persentase produk jadi).

Etsa kering, juga dikenal sebagai etsa plasma, digunakan untuk menghilangkan bahan substrat yang tidak diperlukan.
Plasma dihasilkan dengan menyuntikkan gas ke dalam ruang vakum pada tekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan kemudian menyediakan energi listrik. Plasma adalah wujud materi (mirip dengan padatan, cairan, dan gas) yang terdiri dari sejumlah besar elektron bebas, ion, dan partikel netral atau gas terionisasi. Ketika suatu zat terionisasi, itu berarti neutron atau molekul telah mengubah keadaan muatannya dengan kehilangan atau memperoleh elektron.

Ketika medan magnet yang cukup kuat yang dihasilkan oleh energi listrik diterapkan pada gas, menyebabkan molekul gas bertabrakan dan terionisasi, plasma akan terbentuk. Dengan kata lain, elektron bebas dipercepat oleh medan magnet, dan elektron berenergi tinggi berikutnya bertabrakan dengan neutron atau molekul, sehingga mengionisasinya.

Kaskade ionisasi ini, yang dikenal sebagai efek longsoran, menyebabkan peningkatan jumlah ion secara eksponensial. Inilah yang kami sebut dengan "keadaan plasma". Atom radikal bebas berdisosiasi dari keadaan plasma ini dan menguap menjauh dari permukaan wafer, sehingga menghilangkan material permukaan yang sebelumnya tidak terlindungi oleh lapisan photoresist.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses etsa kering.

Pertama, keseragaman. Keseragaman menunjukkan konsistensi laju etsa di seluruh permukaan wafer. Jika laju etsa tidak konsisten di berbagai area wafer, kedalaman etsa akan bervariasi, yang dapat menyebabkan kegagalan chip.

Kedua, tingkat etsa. Ini mengacu pada jumlah material permukaan yang dihilangkan dalam waktu tertentu. Laju etsa dapat bervariasi tergantung pada jumlah atom dan ion reaktif, serta energi yang dibawa oleh ion yang menyebabkan terjadinya reaksi permukaan. Dengan kata lain, kita perlu mengontrol faktor-faktor ini secara ketat untuk meningkatkan hasil panen secara keseluruhan.

Selain itu, selektivitas (rasio laju etsa bahan target dengan laju etsa bahan lain) dan profil etsa juga dianggap sebagai faktor penting dalam etsa kering.

Sekarang Anda memiliki pemahaman yang lebih baik tentang proses etsa untuk membangun pola rangkaian semikonduktor. Semikonduktor adalah lambang teknologi sirkuit terpadu, diproduksi melalui pengendapan berulang bahan yang diinginkan ke substrat silikon, penerapan lapisan pelindung, dan pengetsaan selektif pada bagian yang tidak perlu. Seluruh proses dilakukan dalam instrumen yang dirancang dengan mempertimbangkan keselamatan.

Pada artikel berikutnya, kami akan memperkenalkan proses pengendapan dan implantasi ion, yang memberikan sifat listrik pada wafer melalui teknik ini.