Grabado en seco frente a grabado en húmedo

El grabado es un proceso que se utiliza en la microfabricación, que consiste en eliminar una o más capas de material de la superficie de una oblea. El grabado es un paso crítico y de gran importancia en la fabricación de componentes microelectrónicos, ya que cada oblea puede someterse a numerosas etapas de grabado. En muchas de estas etapas, parte de la oblea se protege del reactivo de grabado mediante lo que se denomina «material de enmascaramiento», que es resistente al grabado. En algunos casos, el material de enmascaramiento es un fotoresina que ha sido modelado mediante fotolitografía. Otras situaciones requieren una máscara más duradera, como el nitruro de silicio. Si el grabado se realiza para crear una cavidad en un material, la profundidad de la cavidad puede controlarse, entre otras cosas, modulando el tiempo y la velocidad de grabado. No obstante, el grabado suele requerir que se elimine toda la capa superior de una estructura multicapa sin dañar las capas subyacentes o de enmascaramiento. La capacidad del sistema de grabado para hacerlo depende de la relación entre las velocidades de grabado de los dos materiales: esto se denomina selectividad. Los dos tipos básicos de agentes de grabado son la fase líquida y la fase de plasma. El proceso de grabado que utiliza productos químicos líquidos o agentes de grabado para eliminar material del sustrato se denomina grabado húmedo. En el proceso de grabado por plasma, también conocido como grabado en seco, se utilizan plasmas o gases de grabado para eliminar material del sustrato. El grabado en seco produce productos gaseosos, que deben difundirse en el gas del volumen y ser expulsados por el sistema de e vide . Existen tres tipos de grabado en seco: reacciones químicas (mediante plasma o gases reactivos), eliminación física (normalmente por transferencia de impulso) y una combinación de reacciones químicas y eliminación física. El grabado en húmedo, por su parte, es únicamente un proceso químico.

¿Qué es el grabado húmedo en la microfabricación?

La principal técnica de grabado húmedo es la denominada «técnica de grabado químico húmedo». El sustrato, que está parcialmente protegido, se sumerge en una solución que grabará químicamente la superficie de la oblea no protegida. Por lo general, se trata de un ácido, como el ácido fluorhídrico para un sustrato de silicio (el único capaz de reaccionar con la capa de dióxido de silicio que se forma de forma natural en la superficie del silicio), o el ácido clorhídrico para un sustrato de arseniuro de galio (el ion cloruro reacciona intensamente con el galio), o bien ácidos más débiles, como el ácido cítrico.

¿Cuáles son las ventajas del grabado en húmedo? ✅

• La sencillez del equipo.
• fácil de poner en práctica.
• Se puede industrializar fácilmente.
• La velocidad de grabado es especialmente elevada, lo que permite que el proceso sea rápido y, por lo tanto, evita que se dañe la capa protectora.
• Buena selectividad de materiales.

¿Cuáles son las desventajas del grabado húmedo? 😓

• Costes muy elevados.
• Este grabado es altamente isotrópico, es decir, el ácido atacará el sustrato en todas las direcciones, lo que da lugar a un perfil de grabado casi semiesférico.
• Requiere grandes cantidades de productos químicos para el grabado.
• Los productos químicos de grabado deben cambiarse periódicamente para mantener la misma velocidad de grabado inicial.

Este proceso se utiliza cada vez menos debido a sus inconvenientes, en favor del grabado en seco.

¿Qué es el grabado en seco en la microfabricación?

Los grabados realizados con plasma pueden variar en función de los parámetros del plasma utilizados. El grabado con plasma convencional se realiza entre 0,1 y 5 Torr (aproximadamente 133,3 Pa). El plasma produce radicales libres energéticos y de carga neutra que reaccionan en la superficie de la oblea. A medida que las partículas neutras atacan la oblea Desde todos los puntos de vista, este proceso es isotrópico. El gas de plasma contiene moléculas ricas en cloro o flúor. Por ejemplo, se sabe que el tetracloruro de carbono (CCl₄) ataca al silicio y al aluminio, mientras que el trifluorometano ataca al dióxido de silicio y al nitruro de silicio. En su lugar, se utilizará un plasma de oxígeno para oxidar la fotoresina y facilitar su eliminación. También se utiliza ampliamente otra técnica: fresado iónico. También conocido como grabado por pulverización catódica (o pulverización catódica), esta técnica utiliza presiones más bajas, de unos 10^-4 Torr (10 mPa). Consiste en bombardear la oblea con iones energéticos de gases nobles, como el Ar+, que desprenden los átomos del sustrato al transferirles energía cinética. Dado que el grabado se lleva a cabo mediante el bombardeo unidireccional de los iones sobre la oblea, este proceso es anisotrópico. No obstante, este proceso presenta una baja selectividad. La conocida técnica que utiliza iones reactivos (RIE para Grabado iónico reactivo) funciona en condiciones intermedias entre la pulverización catódica y el grabado por plasma (entre 10^-3 y 10^-1 Torr). El grabado iónico reactivo profundo (DRIE) es similar al RIE, pero permite obtener estructuras más profundas y estrechas.

🧠 Lo que debes recordar sobre el grabado en húmedo y en seco

En conclusión, el grabado húmedo y el grabado en seco son dos técnicas diferentes que se utilizan en la microfabricación para eliminar material de la superficie de una oblea.El grabado húmedo es más sencillo y fácil de llevar a cabo, pero conlleva unos costes más elevados y requiere grandes cantidades de productos químicos de grabado.El grabado en seco es más caro y requiere un equipo complejo, pero es más eficiente y preciso. Ambos procesos tienen sus propias ventajas e inconvenientes, por lo que la elección del proceso a utilizar depende de la aplicación.

Independientemente de la técnica que se elija, ambas son etapas esenciales en la fabricación de componentes microelectrónicos.