Önceki makalede, tasarlanan devre modellerini fotodirençle kaplanmış levhanın yüzeyine yansıtmak için bir fotomask kullanan fotolitografi sürecini tanıtmıştık. Bir sonraki adım, istenmeyen malzemeyi çıkarmak ve yalnızca istenen deseni korumak için levha üzerinde dağlama işlemini gerçekleştirmektir.

Gravür: Baş Başına Bir Sanat Formu

Sanat derslerindeyken, ahşap, metal veya taş yüzeyine şekiller çizip ardından mürekkep veya boya uygulayıp bunları kağıt veya kumaş üzerine bastırarak oluşturulan bir tür sanat eseri olan "baskılar" yaratmış olabilirsiniz. Yarı iletken aşındırma işlemi, bu baskıresim tekniğiyle benzer ilkeleri paylaşır.

Baskıresimde metal bir plaka üzerine korozyon önleyici bir malzeme sürülür ve keskin aletler kullanılarak istenen tasarım plakaya oyulur. Plaka daha sonra nitrik asit gibi aşındırıcı malzemelere daldırılır ve istenen deseni oluşturmak için korozyon derecesi kontrol edilir.

Benzer şekilde, yarı iletken üretiminde, aşındırma işlemi, levhanın yüzeyinde istenen devre desenleri kalana kadar istenmeyen malzemeleri seçici olarak çıkarmak için sıvı veya gaz aşındırıcılar kullanır. Fotorezist olmayan alanlardaki malzeme, levha üzerinde devre modellerini oluşturmak için dağlayıcı tarafından uzaklaştırılır. Aşındırma işlemi tamamlandıktan sonra fotorezist çıkarılır. Bu adımların farklı katmanlarda birden çok kez tekrarlanması gerekir.

Aşındırma işleminde kullanılan kuru aşındırma iki türe ayrılabilir: kuru aşındırma ve ıslak aşındırmaKullanılan malzemelere bağlı olarak. Kuru aşındırma, reaktif gazlar ve iyonlar kullanarak istenmeyen malzemeleri seçici olarak ortadan kaldırırken ıslak aşındırma, kimyasal çözeltiler kullanır.

Islak aşındırmayla karşılaştırıldığında kuru aşındırma daha yüksek maliyete sahiptir ve daha karmaşıktır. Ancak nano ölçekli yarı iletken teknolojisinin ilerlemesiyle devreler daha karmaşık hale geliyor. Bu nedenle, kuru aşındırma daha yaygın olarak uygulanır ve daha yüksek verime sahiptir (bitmiş ürünlerin yüzdesine göre).

Plazma aşındırma olarak da bilinen kuru aşındırma, gereksiz alt tabaka malzemelerini çıkarmak için kullanılır.
Plazma, atmosferik basınçtan daha düşük bir basınçta gazın bir vakum odasına enjekte edilmesi ve ardından elektrik enerjisi sağlanmasıyla üretilir. Plazma, çok sayıda serbest elektron, iyon ve nötr parçacık veya iyonize gazdan oluşan maddenin (katı, sıvı ve gazlara benzer) bir halidir. Bir madde iyonize olduğunda bu, nötronların veya moleküllerin elektron kaybederek veya kazanarak yük durumlarını değiştirdikleri anlamına gelir.

Elektrik enerjisinin ürettiği yeterince güçlü bir manyetik alan bir gaza uygulandığında, gaz moleküllerinin çarpışmasına ve iyonlaşmasına neden olur, bir plazma oluşur. Başka bir deyişle, serbest elektronlar manyetik alan tarafından hızlandırılır ve ardından gelen yüksek enerjili elektronlar, nötronlarla veya moleküllerle çarpışarak onları iyonlaştırır.

Çığ etkisi olarak bilinen bu iyonizasyon kademesi, iyon sayısında üstel bir artışa yol açar. Buna "plazma durumu" diyoruz. Serbest radikal atomları bu plazma halinden ayrışır ve levha yüzeyinden buharlaşarak uzaklaşır, böylece daha önce fotorezist kaplama tarafından korunmayan yüzey malzemesi ortadan kaldırılır.

Kuru aşındırma işleminde dikkat edilmesi gereken birkaç nokta vardır.

Birincisi, tekdüzelik. Tekdüzelik, tüm levha yüzeyi boyunca aşındırma oranının tutarlılığını gösterir. Plakanın farklı alanlarında aşındırma hızı tutarsızsa, aşındırma derinliği değişecektir ve bu da talaş arızalarına yol açabilir.

İkincisi, aşındırma hızı. Bu, belirli bir sürede kaldırılan yüzey malzemesi miktarını ifade eder. Aşındırma hızı, reaktif atom ve iyon sayısına ve ayrıca yüzey reaksiyonlarının oluşmasına neden olan iyonların taşıdığı enerjiye bağlı olarak değişebilmektedir. Başka bir deyişle, genel verimi artırmak için bu faktörleri sıkı bir şekilde kontrol etmemiz gerekiyor.

Ayrıca seçicilik (hedef malzemenin aşındırma hızının diğer malzemelerin aşındırma hızına oranı) ve aşındırma profili de kuru aşındırmada önemli faktörler olarak kabul edilir.

Artık yarı iletken devre desenleri oluşturmak için dağlama sürecini daha iyi anlıyorsunuz. Yarı iletkenler, istenen malzemelerin silikon bir alt tabaka üzerine tekrar tekrar biriktirilmesi, koruyucu katmanların uygulanması ve gereksiz parçaların seçici olarak aşındırılması yoluyla üretilen entegre devre teknolojisinin somut örneğidir. Tüm süreç güvenlik göz önünde bulundurularak tasarlanmış cihazlarda gerçekleştirilir.

Bir sonraki makalede, bu tekniklerle levhalara elektriksel özellikler kazandıran biriktirme ve iyon implantasyon süreçlerini tanıtacağız.