Dalam pembuatan semikonduktor, ada teknik yang disebut “etsa” selama pemrosesan substrat atau lapisan tipis yang terbentuk pada substrat. Perkembangan teknologi etsa berperan dalam mewujudkan prediksi yang dibuat oleh pendiri Intel Gordon Moore pada tahun 1965 bahwa “kepadatan integrasi transistor akan berlipat ganda dalam 1,5 hingga 2 tahun” (umumnya dikenal sebagai “Hukum Moore”).
Pengetsaan bukanlah proses “aditif” seperti pengendapan atau pengikatan, namun proses “subtraktif”. Selain itu, menurut perbedaan metode pengikisan, dibagi menjadi dua kategori, yaitu “etsa basah” dan “etsa kering”. Sederhananya, yang pertama adalah metode peleburan dan yang kedua adalah metode penggalian.
Pada artikel ini, kami akan menjelaskan secara singkat karakteristik dan perbedaan masing-masing teknologi etsa, etsa basah dan etsa kering, serta area penerapan masing-masing teknologi tersebut.
Sekilas tentang proses etsa
Teknologi etsa konon berasal dari Eropa pada pertengahan abad ke-15. Pada saat itu, asam dituangkan ke dalam pelat tembaga berukir untuk menimbulkan korosi pada tembaga telanjang, membentuk intaglio. Teknik perawatan permukaan yang memanfaatkan efek korosi dikenal luas sebagai “etsa.”
Tujuan dari proses etsa pada pembuatan semikonduktor adalah untuk memotong substrat atau film pada substrat sesuai dengan gambar. Dengan mengulangi langkah persiapan pembentukan film, fotolitografi, dan etsa, struktur planar diolah menjadi struktur tiga dimensi.
Perbedaan etsa basah dan etsa kering
Setelah proses fotolitografi, substrat yang terpapar digores basah atau kering dalam proses etsa.
Etsa basah menggunakan larutan untuk mengetsa dan mengikis permukaan. Meskipun cara ini dapat diproses dengan cepat dan murah, namun kelemahannya adalah akurasi pemrosesannya sedikit lebih rendah. Oleh karena itu, etsa kering lahir sekitar tahun 1970. Etsa kering tidak menggunakan larutan, melainkan menggunakan gas untuk memukul permukaan substrat hingga menggoresnya, yang ditandai dengan akurasi pemrosesan yang tinggi.
“Isotropi” dan “Anisotropi”
Saat memperkenalkan perbedaan antara etsa basah dan etsa kering, kata pentingnya adalah “isotropik” dan “anisotropik”. Isotropi berarti sifat fisik materi dan ruang tidak berubah terhadap arah, dan anisotropi berarti sifat fisik materi dan ruang berubah terhadap arah.
Etsa isotropik artinya etsa berlangsung dengan jumlah yang sama di sekitar titik tertentu, dan etsa anisotropik artinya etsa berlangsung dalam arah berbeda di sekitar titik tertentu. Misalnya, dalam etsa selama pembuatan semikonduktor, etsa anisotropik sering dipilih sehingga hanya arah target yang tergores, sehingga arah lainnya tetap utuh.
Gambar “Etch Isotropik” dan “Etch Anisotropik”
Etsa basah menggunakan bahan kimia.
Etsa basah menggunakan reaksi kimia antara bahan kimia dan substrat. Dengan metode ini, etsa anisotropik bukan tidak mungkin dilakukan, tetapi jauh lebih sulit daripada etsa isotropik. Ada banyak batasan pada kombinasi larutan dan bahan, dan kondisi seperti suhu substrat, konsentrasi larutan, dan jumlah penambahan harus dikontrol dengan ketat.
Tidak peduli seberapa halus kondisinya disesuaikan, etsa basah sulit untuk mencapai pemrosesan halus di bawah 1 μm. Salah satu alasannya adalah kebutuhan untuk mengontrol etsa samping.
Undercutting adalah fenomena yang juga dikenal sebagai undercutting. Sekalipun material diharapkan larut hanya pada arah vertikal (arah kedalaman) dengan pengetsaan basah, tidak mungkin untuk sepenuhnya mencegah larutan mengenai sisi-sisinya, sehingga pelarutan material pada arah paralel pasti akan terjadi. . Karena fenomena ini, etsa basah secara acak menghasilkan bagian yang lebih sempit dari lebar target. Dengan cara ini, ketika memproses produk yang memerlukan kontrol arus yang tepat, reproduktifitasnya rendah dan keakuratannya tidak dapat diandalkan.
Contoh Kemungkinan Kegagalan dalam Etsa Basah
Mengapa etsa kering cocok untuk pemesinan mikro
Deskripsi Seni Terkait Etsa kering yang cocok untuk etsa anisotropik digunakan dalam proses manufaktur semikonduktor yang memerlukan pemrosesan presisi tinggi. Etsa kering sering disebut sebagai etsa ion reaktif (RIE), yang juga mencakup etsa plasma dan etsa sputter dalam arti luas, namun artikel ini akan fokus pada RIE.
Untuk menjelaskan mengapa etsa anisotropik lebih mudah dilakukan dengan etsa kering, mari kita lihat lebih dekat proses RIE. Hal ini mudah dipahami dengan membagi proses etsa kering dan pengikisan substrat menjadi dua jenis: “etsa kimia” dan “etsa fisik”.
Etsa kimia terjadi dalam tiga langkah. Pertama, gas reaktif teradsorpsi di permukaan. Produk reaksi kemudian dibentuk dari gas reaksi dan bahan substrat, dan akhirnya produk reaksi didesorbsi. Pada pengetsaan fisik berikutnya, substrat digores secara vertikal ke bawah dengan mengaplikasikan gas argon secara vertikal ke substrat.
Pengetsaan kimia terjadi secara isotropis, sedangkan pengetsaan fisik dapat terjadi secara anisotropis dengan mengontrol arah penerapan gas. Karena etsa fisik ini, etsa kering memungkinkan kontrol lebih besar terhadap arah etsa dibandingkan etsa basah.
Pengetsaan kering dan basah juga memerlukan kondisi ketat yang sama seperti pengetsaan basah, namun memiliki kemampuan reproduksi yang lebih tinggi dibandingkan pengetsaan basah dan memiliki banyak item yang lebih mudah dikendalikan. Oleh karena itu, tidak ada keraguan bahwa etsa kering lebih kondusif untuk produksi industri.
Mengapa Etsa Basah Masih Dibutuhkan
Setelah Anda memahami etsa kering yang tampaknya mahakuasa, Anda mungkin bertanya-tanya mengapa etsa basah masih ada. Namun, alasannya sederhana: etsa basah membuat produk lebih murah.
Perbedaan utama antara etsa kering dan etsa basah adalah biaya. Bahan kimia yang digunakan dalam etsa basah tidak terlalu mahal, dan harga peralatannya sendiri dikatakan sekitar 1/10 dari harga peralatan etsa kering. Selain itu, waktu pemrosesannya singkat dan beberapa substrat dapat diproses secara bersamaan, sehingga mengurangi biaya produksi. Hasilnya, kami dapat menjaga biaya produk tetap rendah, sehingga memberi kami keunggulan dibandingkan pesaing kami. Jika persyaratan akurasi pemrosesan tidak tinggi, banyak perusahaan akan memilih etsa basah untuk produksi massal kasar.
Proses etsa diperkenalkan sebagai proses yang berperan dalam teknologi mikrofabrikasi. Proses etsa secara kasar dibagi menjadi etsa basah dan etsa kering. Jika biaya penting, yang pertama lebih baik, dan jika diperlukan proses mikro di bawah 1 μm, yang terakhir lebih baik. Idealnya, suatu proses dapat dipilih berdasarkan produk yang akan diproduksi dan biayanya, bukan mana yang lebih baik.
Waktu posting: 16 April-2024