فهم اختلافات النقش بين رقائق السيليكون وكربيد السيليكون

في عمليات النقش الجاف، وخاصة النقش الأيوني التفاعلي (RIE)، تلعب خصائص المادة المحفورة دورًا مهمًا في تحديد معدل النقش والشكل النهائي للهياكل المحفورة. هذا مهم بشكل خاص عند مقارنة سلوكيات النقشرقائق السيليكونورقائق كربيد السيليكون (SiC).. في حين أن كلاهما مادتان شائعتان في تصنيع أشباه الموصلات، إلا أن خواصهما الفيزيائية والكيميائية المختلفة إلى حد كبير تؤدي إلى نتائج نقش متناقضة.

مقارنة خصائص المواد:السيليكونمقابلكربيد السيليكون

من الجدول، من الواضح أن SiC أصعب بكثير من السيليكون، مع صلابة موس تبلغ 9.5، تقترب من صلابة الماس (صلابة موس 10). بالإضافة إلى ذلك، يُظهر SiC خمولًا كيميائيًا أكبر بكثير، مما يعني أنه يتطلب ظروفًا محددة للغاية للخضوع للتفاعلات الكيميائية.

عملية النقش:السيليكونمقابلكربيد السيليكون

يتضمن حفر RIE كلا من القصف الفيزيائي والتفاعلات الكيميائية. بالنسبة للمواد مثل السيليكون، التي تكون أقل صلابة وأكثر تفاعلًا كيميائيًا، فإن العملية تعمل بكفاءة. يتيح التفاعل الكيميائي للسيليكون عملية حفر أسهل عند تعرضه للغازات التفاعلية مثل الفلور أو الكلور، ويمكن للقصف الفيزيائي بواسطة الأيونات أن يعطل بسهولة الروابط الأضعف في شبكة السيليكون.

في المقابل، يمثل SiC تحديات كبيرة في كل من الجوانب الفيزيائية والكيميائية لعملية النقش. إن القصف المادي لـ SiC له تأثير أقل بسبب صلابته العالية، والروابط التساهمية Si-C لها طاقات روابط أعلى بكثير، مما يعني أنها أكثر صعوبة في الكسر. ويزيد الخمول الكيميائي العالي لـ SiC من تفاقم المشكلة، لأنه لا يتفاعل بسهولة مع غازات الحفر النموذجية. ونتيجة لذلك، على الرغم من كونها أرق، فإن رقاقة السيليكون تميل إلى الحفر بشكل أبطأ وغير متساوٍ مقارنة برقائق السيليكون.

لماذا يحفر السيليكون بشكل أسرع من SiC؟

عند نقش رقائق السيليكون، تؤدي صلابة المادة الأقل وطبيعتها الأكثر تفاعلية إلى عملية أكثر سلاسة وأسرع، حتى بالنسبة للرقائق الأكثر سمكًا مثل السيليكون بسمك 675 ميكرومتر. ومع ذلك، عند حفر رقائق SiC أرق (350 ميكرومتر)، تصبح عملية الحفر أكثر صعوبة بسبب صلابة المادة وصعوبة كسر روابط Si-C.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعزى النقش الأبطأ لـ SiC إلى الموصلية الحرارية العالية. يبدد SiC الحرارة بسرعة، مما يقلل من الطاقة الموضعية التي من شأنها أن تساعد في تحفيز تفاعلات النقش. وهذا يمثل مشكلة خاصة بالنسبة للعمليات التي تعتمد على التأثيرات الحرارية للمساعدة في كسر الروابط الكيميائية.

معدل النقش من SiC

معدل النقش على SiC أبطأ بكثير مقارنة بالسيليكون. في ظل الظروف المثالية، يمكن أن تصل معدلات حفر SiC إلى حوالي 700 نانومتر في الدقيقة، ولكن زيادة هذا المعدل يمثل تحديًا بسبب صلابة المادة وثباتها الكيميائي. يجب أن يوازن أي جهد لتعزيز سرعة النقش بعناية بين شدة القصف الفيزيائي وتركيبة الغاز التفاعلية، دون المساس بتجانس النقش أو جودة السطح.

استخدام SiO₂ كطبقة قناع لنقش SiC

أحد الحلول الفعالة للتحديات التي يفرضها حفر SiC هو استخدام طبقة قناع قوية، مثل طبقة أكثر سمكًا من SiO₂. يعتبر SiO₂ أكثر مقاومة لبيئة الحفر الأيوني التفاعلي، مما يحمي SiC الأساسي من الحفر غير المرغوب فيه ويضمن تحكمًا أفضل في الهياكل المحفورة.

يوفر اختيار طبقة قناع SiO₂ الأكثر سمكًا حماية كافية ضد كل من القصف الفيزيائي والتفاعل الكيميائي المحدود لـ SiC، مما يؤدي إلى نتائج نقش أكثر اتساقًا ودقة.

في الختام، يتطلب حفر رقائق SiC أساليب أكثر تخصصًا مقارنة بالسيليكون، مع الأخذ في الاعتبار الصلابة الشديدة، وطاقة الرابطة العالية، والخمول الكيميائي للمادة. يمكن أن يساعد استخدام طبقات القناع المناسبة مثل SiO₂ وتحسين عملية RIE في التغلب على بعض هذه الصعوبات في عملية النقش.

تقدم Semicorex مكونات عالية الجودة مثلحلقة النقش, رأس الدشالخ للحفر أو زرع الأيونات. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com