सिलिकॉन और सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स के बीच नक़्क़ाशी के अंतर को समझना

सूखी नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में, विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) में, नक़्क़ाशी की जाने वाली सामग्री की विशेषताएं नक़्क़ाशी दर और नक़्क़ाशीदार संरचनाओं की अंतिम आकृति विज्ञान को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। नक़्क़ाशी के व्यवहार की तुलना करते समय यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैसिलिकॉन वेफ़र्सऔरसिलिकॉन कार्बाइड (SiC) वेफर्स. जबकि दोनों अर्धचालक निर्माण में सामान्य सामग्रियां हैं, उनके बहुत भिन्न भौतिक और रासायनिक गुण विपरीत नक़्क़ाशी परिणामों को जन्म देते हैं।

सामग्री गुण तुलना:सिलिकॉनबनामसिलिकन कार्बाइड

तालिका से, यह स्पष्ट है कि SiC सिलिकॉन की तुलना में बहुत कठिन है, जिसकी मोह कठोरता 9.5 है, जो हीरे की कठोरता (मोह कठोरता 10) के करीब है। इसके अतिरिक्त, SiC कहीं अधिक रासायनिक जड़ता प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरने के लिए इसे अत्यधिक विशिष्ट परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

नक़्क़ाशी प्रक्रिया:सिलिकॉनबनामसिलिकन कार्बाइड

आरआईई नक़्क़ाशी में भौतिक बमबारी और रासायनिक प्रतिक्रियाएं दोनों शामिल हैं। सिलिकॉन जैसी सामग्रियों के लिए, जो कम कठोर और अधिक रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील हैं, प्रक्रिया कुशलता से काम करती है। सिलिकॉन की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता फ्लोरीन या क्लोरीन जैसी प्रतिक्रियाशील गैसों के संपर्क में आने पर आसान नक़्क़ाशी की अनुमति देती है, और आयनों द्वारा भौतिक बमबारी सिलिकॉन जाली में कमजोर बंधनों को आसानी से बाधित कर सकती है।

इसके विपरीत, SiC नक़्क़ाशी प्रक्रिया के भौतिक और रासायनिक दोनों पहलुओं में महत्वपूर्ण चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। इसकी उच्च कठोरता के कारण SiC की भौतिक बमबारी का प्रभाव कम होता है, और Si-C सहसंयोजक बंधों में बहुत अधिक बंध ऊर्जा होती है, जिसका अर्थ है कि उन्हें तोड़ना कहीं अधिक कठिन होता है। SiC की उच्च रासायनिक निष्क्रियता समस्या को और बढ़ा देती है, क्योंकि यह विशिष्ट नक़्क़ाशी गैसों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया नहीं करती है। परिणामस्वरूप, पतले होने के बावजूद, एक SiC वेफर सिलिकॉन वेफर्स की तुलना में अधिक धीरे और असमान रूप से खोदता है।

सिलिकॉन SiC से अधिक तेजी से क्यों निकलता है?

सिलिकॉन वेफर्स को उकेरते समय, सामग्री की कम कठोरता और अधिक प्रतिक्रियाशील प्रकृति के परिणामस्वरूप 675 µm सिलिकॉन जैसे मोटे वेफर्स के लिए भी एक चिकनी, तेज प्रक्रिया होती है। हालाँकि, जब पतले SiC वेफर्स (350 µm) की नक़्क़ाशी की जाती है, तो सामग्री की कठोरता और Si-C बांड को तोड़ने में कठिनाई के कारण नक़्क़ाशी प्रक्रिया अधिक कठिन हो जाती है।

इसके अतिरिक्त, SiC की धीमी नक़्क़ाशी को इसकी उच्च तापीय चालकता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। SiC गर्मी को तेजी से नष्ट करता है, जिससे स्थानीय ऊर्जा कम हो जाती है जो अन्यथा नक़्क़ाशी प्रतिक्रियाओं को चलाने में मदद करती है। यह उन प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से समस्याग्रस्त है जो रासायनिक बंधनों को तोड़ने में सहायता के लिए थर्मल प्रभावों पर निर्भर हैं।

SiC की नक़्क़ाशी दर

सिलिकॉन की तुलना में SiC की नक़्क़ाशी दर काफी धीमी है। इष्टतम परिस्थितियों में, SiC नक़्क़ाशी दर लगभग 700 एनएम प्रति मिनट तक पहुंच सकती है, लेकिन सामग्री की कठोरता और रासायनिक स्थिरता के कारण इस दर को बढ़ाना चुनौतीपूर्ण है। नक़्क़ाशी की गति को बढ़ाने के किसी भी प्रयास में नक़्क़ाशी की एकरूपता या सतह की गुणवत्ता से समझौता किए बिना, भौतिक बमबारी की तीव्रता और प्रतिक्रियाशील गैस संरचना को सावधानीपूर्वक संतुलित करना चाहिए।

SiC नक़्क़ाशी के लिए मास्क परत के रूप में SiO₂ का उपयोग करना

SiC नक़्क़ाशी द्वारा उत्पन्न चुनौतियों का एक प्रभावी समाधान एक मजबूत मुखौटा परत का उपयोग है, जैसे SiO₂ की मोटी परत। SiO₂ प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी वातावरण के प्रति अधिक प्रतिरोधी है, जो अंतर्निहित SiC को अवांछित नक़्क़ाशी से बचाता है और नक़्क़ाशीदार संरचनाओं पर बेहतर नियंत्रण सुनिश्चित करता है।

मोटी SiO₂ मास्क परत का चयन भौतिक बमबारी और SiC की सीमित रासायनिक प्रतिक्रिया दोनों के खिलाफ पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करता है, जिससे अधिक सुसंगत और सटीक नक़्क़ाशी परिणाम प्राप्त होते हैं।

निष्कर्ष में, सामग्री की अत्यधिक कठोरता, उच्च बंधन ऊर्जा और रासायनिक जड़ता को देखते हुए, SiC वेफर्स को खोदने के लिए सिलिकॉन की तुलना में अधिक विशिष्ट दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। SiO₂ जैसी उपयुक्त मास्क परतों का उपयोग करने और RIE प्रक्रिया को अनुकूलित करने से नक़्क़ाशी प्रक्रिया में इनमें से कुछ कठिनाइयों को दूर करने में मदद मिल सकती है।

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