Memahami Perbedaan Etsa Antara Wafer Silikon dan Silikon Karbida

Dalam proses etsa kering, khususnya Etsa Ion Reaktif (RIE), karakteristik bahan yang akan digores memainkan peran penting dalam menentukan laju etsa dan morfologi akhir struktur yang tergores. Hal ini sangat penting ketika membandingkan perilaku etsawafer silikonDanwafer silikon karbida (SiC).. Meskipun keduanya merupakan bahan umum dalam pembuatan semikonduktor, sifat fisik dan kimianya yang sangat berbeda menyebabkan hasil pengetsaan yang berbeda.

Perbandingan Sifat Material:Silikonvs.Silikon Karbida

Dari tabel terlihat jelas bahwa SiC jauh lebih keras daripada silikon, dengan kekerasan Mohs sebesar 9,5, mendekati kekerasan berlian (kekerasan Mohs 10). Selain itu, SiC menunjukkan kelembaman kimia yang jauh lebih besar, yang berarti memerlukan kondisi yang sangat spesifik untuk dapat menjalani reaksi kimia.

Proses Etsa:Silikonvs.Silikon Karbida

Pengetsaan RIE melibatkan pemboman fisik dan reaksi kimia. Untuk bahan seperti silikon, yang tidak terlalu keras dan lebih reaktif secara kimia, prosesnya bekerja secara efisien. Reaktivitas kimia silikon memungkinkan pengetsaan lebih mudah ketika terkena gas reaktif seperti fluor atau klorin, dan serangan fisik oleh ion dapat dengan mudah mengganggu ikatan yang lebih lemah dalam kisi silikon.

Sebaliknya, SiC menghadirkan tantangan yang signifikan baik dalam aspek fisik dan kimia dari proses etsa. Dampak fisik SiC memiliki dampak yang lebih kecil karena kekerasannya yang lebih tinggi, dan ikatan kovalen Si-C memiliki energi ikatan yang jauh lebih tinggi, yang berarti ikatan tersebut jauh lebih sulit untuk diputus. Kelambanan kimiawi SiC yang tinggi semakin memperparah masalah ini, karena SiC tidak mudah bereaksi dengan gas etsa pada umumnya. Akibatnya, meskipun lebih tipis, wafer SiC cenderung tergores lebih lambat dan tidak merata dibandingkan wafer silikon.

Mengapa Silikon Etch Lebih Cepat Dibandingkan SiC?

Saat mengetsa wafer silikon, kekerasan material yang lebih rendah dan sifat yang lebih reaktif menghasilkan proses yang lebih lancar dan cepat, bahkan untuk wafer yang lebih tebal seperti silikon 675 µm. Namun, ketika mengetsa wafer SiC yang lebih tipis (350 µm), proses pengetsaan menjadi lebih sulit karena kekerasan bahan dan sulitnya memutus ikatan Si-C.

Selain itu, etsa SiC yang lebih lambat dapat dikaitkan dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi. SiC menghilangkan panas dengan cepat, mengurangi energi lokal yang seharusnya membantu mendorong reaksi etsa. Hal ini khususnya menjadi masalah bagi proses yang mengandalkan efek termal untuk membantu memutus ikatan kimia.

Tingkat Pengetsaan SiC

Tingkat etsa SiC jauh lebih lambat dibandingkan silikon. Dalam kondisi optimal, kecepatan etsa SiC dapat mencapai sekitar 700 nm per menit, namun meningkatkan kecepatan ini merupakan suatu tantangan karena kekerasan material dan stabilitas kimianya. Segala upaya untuk meningkatkan kecepatan etsa harus secara hati-hati menyeimbangkan intensitas pemboman fisik dan komposisi gas reaktif, tanpa mengurangi keseragaman etsa atau kualitas permukaan.

Menggunakan SiO₂ sebagai Lapisan Masker untuk Pengetsaan SiC

Salah satu solusi efektif untuk tantangan yang ditimbulkan oleh etsa SiC adalah penggunaan lapisan masker yang kuat, seperti lapisan SiO₂ yang lebih tebal. SiO₂ lebih tahan terhadap lingkungan pengetsaan ion reaktif, melindungi SiC yang mendasarinya dari pengetsaan yang tidak diinginkan, dan memastikan kontrol yang lebih baik terhadap struktur yang tergores.

Pemilihan lapisan masker SiO₂ yang lebih tebal memberikan perlindungan yang memadai terhadap serangan fisik dan reaktivitas kimia SiC yang terbatas, sehingga menghasilkan hasil pengetsaan yang lebih konsisten dan presisi.

Kesimpulannya, mengetsa wafer SiC memerlukan pendekatan yang lebih khusus dibandingkan dengan silikon, mengingat kekerasan ekstrem, energi ikatan tinggi, dan kelembaman kimiawi material. Menggunakan lapisan masker yang sesuai seperti SiO₂ dan mengoptimalkan proses RIE dapat membantu mengatasi beberapa kesulitan dalam proses etsa.

Semicorex menawarkan komponen berkualitas tinggi seperticincin etsa, pancuran, dll untuk etsa atau implantasi ion. Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Hubungi telepon #+86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com