乾式 湿式 切削 - 違い と 応用

微小製造の世界では 材料を微小な精度で操作する必要があります エッチングは パターンを定義し 構造を形作り 複雑な回路を可能にするために 重要な役割を果たしています半導体の製造に関与するかどうかMEMSデバイス,または印刷回路板,エッチングは,表面から選択的に材料を除去する上で重要なステップです.この目的のために,乾燥エッチングと湿気エッチングという2つの主要方法があります.両方とも基板から層を取り除くことを目的としています乾燥と湿気エッチングの違いを理解することで,利点とデメリットも特定のアプリケーションに最も適した技術を選択するために不可欠です.

湿地エッチングは,この2つの技術の中で,より古く,より伝統的な技術です.これは,通常シリコン,ガラス,液体化学溶液に溶解し,除去する必要がある物質と反応し溶解するこの方法は,エッチンと基板間の化学反応に依存し,同位体またはアニズトロプである.同位体湿地エッチングは,すべての方向に均等に物質を除去します.光抵抗マスクの下の切断を起こす可能性があります一方,アニゾトロプエッチングは,異なる結晶方向で異なる速度で物質を除去し,一般的にカリウムヒドロキシード (KOH) 溶液のシリコンに使用されます.

ドライエッチングは,液体化学物質の代わりにガスやプラズマを使用する.このプロセスは,典型的には真空室で行われます.反応ガスを導入して電離してプラズマを形成するこのプラズマは,基板表面と反応し,物質を化学的,物理的 (イオン爆撃による) または両方の組み合わせによって除去する.乾燥エッチングは高度に方向性があり,アニゾトロプ性干燥エッチングの一般的なタイプには,反応イオンエッチング (RIE),深い反応イオンエッチング (DRIE),イオンビームエッチング.

この2つの技術との大きな違いの一つはエッチング精度ドライエッチングは,濡れエッチングと比較して,はるかに大きな制御と解像度を提供します.多くのドライエッチングプロセスのアニゾトロプ性により,垂直エッチングプロファイルができます.先進的な半導体製造とナノスケールパターニングに不可欠対照的に,濡れエッチングは,マスク層の下の横エッチングにしばしば導きます.これは,最小の機能サイズと解像度を達成することを制限する同極性特性によるものです.

重要な要因は材料の選択性湿地エッチングは,材料間の優れた選択性を提供することができます.例えば,シリコンナイトリドに影響を及ぼさずにシリコン二酸化物を選択的にエッチすることができます.しかし,この優位性は,エッチの均一性や多材料システムとの互換性の制限などの問題によって抵消される可能性があります.ドライエッチングは,一般的に選択性が低いものの,マイクロエレクトロニクスで使用される複雑な層スタックとのより大きな均一性とより良い互換性によって補償されます.

安全と環境への影響湿地エッチングは,水素フッ酸,窒素酸,またはKOHなどの液体化学物質の取り扱いを伴う.その多くは非常に毒性があり,腐食性があり,安全に処分するのは難しいこれらの化学物質は煙突で処理され,環境への害を避けるために中和と適切な廃棄物処理が必要です.高エネルギープラズマや 酸化炭素などの 有毒ガスを使用する塩素,硫黄ヘクサフロリド.これらのガスには,真空システム,スクルーバー,適切な換気が必要で,労働者と環境を保護する.しかしリスクの性質と処理手順は異なります.

単数から費用と設備湿地エッチングは一般的にはシンプルで資本投資が少ないという利点があります.湿地ベンチや化学浴場は比較的安価で維持が簡単です.実験室や小規模生産用乾燥エッチングシステムでは,複雑な真空システム,RF電源,プラズマ生成装置,初期投資と継続的なメンテナンスを要するしかし,ドライエッチングの精度と性能は,高級または大量製造のコストを正当化することが多い.

について材料の種類湿地エッチングは,二酸化シリコン,シリコンナイトリド,アルミニウム,および特定の金属のような材料をエッチングするのに特に効果的です.溶解 に 抵抗 する ポリマー や 材料 に は 効果 が 少なくドライエッチングは,ポリマー,電解剤,複合半導体 (例えばGaAsまたはGaN) などの先進材料を含む,より幅広い種類の材料をエッチすることができます.現代の電子機器や光子産業において不可欠なものになっています.

エッチレート湿地エッチングは通常,ドライエッチングよりも速く,スループットが優先されている場合,有利である可能性があります.湿気処理の高エッチ率は,しばしば精度を犠牲にしており,マイクロマスキングや低価格化などの問題につながる可能性がありますドライエッチングは,より遅い,しかしより制御されたエッチレートを提供し,精度が極めて重要なアプリケーションでよりよい特徴の定義と繰り返しが可能です.

生産量についてアプリケーション湿刻は,高精度が重要でないプロセスで一般的に使用されます.太陽電池,MEMSデバイス,および基本的な半導体構造の製造に広く使用されています.また,クレーンの清掃と表面の準備にも使用されます.しかし,ドライエッチングは,先進IC製造,ナノ電子,DRAM,フラッシュメモリ,CMOS画像センサー.

さらに,乾燥エッチングはパターン転送プロセス3D統合やTSVによるシリコン経由製造では,深層反応イオンエッチングは,深層イオンエッチングを可能にする.湿地で彫り出すのは ほぼ不可能です

最近では,業界はドライエッチングの優位性しかし,湿地エッチングは,特に高出力と低コストを必要とする多くのプロセスにおいて,依然として重要な役割を果たしています.製造作業の流れの一部においてこの2つの方法は,液体材料の除去のために湿気エッチングと精細な調整またはパターニング精密機能のために乾燥エッチングを併用しています.

結論として,乾燥エッチングと湿気エッチングの選択は どちらが普遍的に優れているかを決定することではなく,手前の作業に適した技術を選択することです.湿ったエッチングは速く低コストで材料の選択性が良好ですが,精度や環境リスクが低い.乾燥エッチングは,比類のない精度と制御を提供します.特に細い特徴の定義と垂直構造のために各方法の強みと限界を理解することで,エンジニアや製造業者は 性能を最適化する 適切な判断を下すことができます特定のアプリケーションにおけるコストと信頼性.