Incisione a secco VS incisione a umido

L'incisione è un processo utilizzato nella microfabbricazione, che consiste nel rimuovere uno o più strati di materiale dalla superficie di un wafer. L’incisione è una fase critica ed estremamente importante nella produzione di componenti microelettronici, poiché ogni wafer può essere sottoposto a numerose fasi di incisione. Per molte di queste fasi, una parte del wafer viene protetta dal reagente di incisione tramite un cosiddetto materiale di mascheratura, resistente all’incisione. In alcuni casi, il materiale di mascheratura è un fotoresist modellato mediante fotolitografia. Altre situazioni richiedono una maschera più resistente, come il nitruro di silicio. Se l’incisione viene eseguita per creare una cavità in un materiale, la profondità della cavità può essere controllata, tra l’altro, modulando il tempo e la velocità di incisione. Tuttavia, l’incisione richiede solitamente la rimozione dell’intero strato superiore di una struttura multistrato senza danneggiare gli strati sottostanti o quelli di mascheratura. La capacità del sistema di incisione di farlo dipende dal rapporto tra le velocità di incisione nei due materiali: questa caratteristica è chiamata selettività. I due tipi fondamentali di agenti di incisione sono la fase liquida e la fase al plasma. Il processo di incisione che utilizza sostanze chimiche liquide o agenti di incisione per rimuovere materiale dal substrato è denominato incisione a umido. Nel processo di incisione al plasma, noto anche come incisione a secco, si utilizzano plasmi o gas di incisione per rimuovere materiale dal substrato. L’incisione a secco produce prodotti gassosi, che devono diffondersi nel gas circostante ed essere espulsi dal sistema di vide e. Esistono tre tipi di incisione a secco: reazioni chimiche (utilizzando un plasma o gas reattivi), rimozione fisica (solitamente tramite trasferimento di quantità di moto) e una combinazione di reazioni chimiche e rimozione fisica. L’incisione a umido, invece, è esclusivamente un processo chimico.

Che cos’è l’incisione a umido nella microfabbricazione?

La principale tecnica di incisione a umido è la cosiddetta “incisione chimica a umido”. Il substrato, parzialmente protetto, viene immerso in una soluzione che incide chimicamente la superficie del wafer non protetta. Si tratta in genere di un acido, come l’acido fluoridrico per un substrato di silicio (l’unico in grado di reagire con lo strato di biossido di silicio che si forma naturalmente sulla superficie del silicio), oppure l’acido cloridrico per un substrato di arseniuro di gallio (lo ione cloruro reagisce fortemente con il gallio) o acidi più deboli, come l’acido citrico.

Quali sono i vantaggi dell'incisione a umido? ✅

• La semplicità dell'attrezzatura.
• facile da implementare.
• Può essere facilmente industrializzato.
• La velocità di incisione è particolarmente elevata, il che rende il processo rapido ed evita così di danneggiare lo strato protettivo.
• Buona selettività dei materiali.

Quali sono gli svantaggi dell'incisione a umido? 😓

• Costi molto elevati.
• Questa incisione è altamente isotropa: l’acido corrode il substrato in tutte le direzioni, conferendo all’incisione un profilo quasi semisferico.
• Richiede grandi quantità di sostanze chimiche per l'incisione.
• I prodotti chimici per l'incisione devono essere sostituiti regolarmente per mantenere la stessa velocità di incisione iniziale

Questo processo viene utilizzato sempre meno, a causa dei suoi svantaggi, a favore dell'incisione a secco.

Che cos’è l’incisione a secco nella microfabbricazione?

Le incisioni realizzate con il plasma possono variare a seconda dei parametri del plasma utilizzati. L’incisione al plasma standard avviene a pressioni comprese tra 0,1 e 5 Torr (circa 133,3 Pa). Il plasma produce radicali liberi energetici e con carica neutra che reagiscono sulla superficie del wafer. Man mano che le particelle neutre attaccano il wafer Da ogni punto di vista, questo processo è isotropo. Il plasma gassoso contiene molecole ricche di cloro o fluoro. Ad esempio, è noto che il tetracloruro di carbonio (CCl₄) aggredisce il silicio e l’alluminio, mentre il trifluorometano aggredisce il biossido di silicio e il nitruro di silicio. Si utilizzerà invece un plasma di ossigeno per ossidare il fotoresist e facilitarne la rimozione. È ampiamente utilizzata anche un’altra tecnica: fresatura ionica. Conosciuto anche come incisione mediante sputtering (oppure sputtering), questa tecnica utilizza pressioni inferiori, dell’ordine di circa 10^-4 Torr (10 mPa). Consiste nel bombardare il wafer con ioni energetici di gas nobili, come l’Ar+, che staccano gli atomi dal substrato trasferendo loro energia cinetica. Poiché l’incisione avviene tramite il bombardamento unidirezionale degli ioni sul wafer, questo processo è anisotropico. Tuttavia, tale processo presenta una bassa selettività. La ben nota tecnica che utilizza ioni reattivi (RIE per Incisione ionica reattiva) opera in condizioni intermedie tra lo sputtering e l'incisione al plasma (tra 10^-3 e 10^-1 (Torr). L'incisione ionica reattiva profonda (DRIE) è simile alla RIE, ma consente di ottenere strutture più profonde e più strette.

🧠 Cosa bisogna tenere a mente riguardo all'incisione a umido e a secco

In conclusione, l’incisione a umido e l’incisione a secco sono due tecniche diverse utilizzate nella microfabbricazione per rimuovere materiale dalla superficie di un wafer.L’incisione a umido è più semplice e facile da attuare, ma comporta costi più elevati e richiede grandi quantità di sostanze chimiche per l’incisione.L’incisione a secco è più costosa e richiede attrezzature complesse, ma è più efficiente e precisa. Entrambi i processi presentano vantaggi e svantaggi, pertanto la scelta del processo da utilizzare dipende dall’applicazione.

Indipendentemente dalla tecnica scelta, entrambe rappresentano fasi fondamentali nella produzione di componenti microelettronici.