Kĩ Thuật Ăn Mòn (Etching)

KỸ THUẬT ETCHING
Nhóm 7

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Nguyễn Tấn Tài 1313562
Nguyễn Phú Ninh 1313129
Lê Hoàng Minh Châu 1313011
Huỳnh Ngọc Mộng Thu 1313182
Phạm Bá Thắng 1313593
Trần Văn Sơn 1313556
1


13/05/16

2


NỘI DUNG
 Phần 1: Tổng quan
 Phần 2: Định nghĩa và phân

loại
 Phần 3: Các phương pháp ăn
mòn

3


PHẦN 1
TỔng quan
Etching (hay kĩ thuật ăn mòn) là 1
quá trình mà trong đó diễn ra sự ăn
mòn chọn lọc vật liệu bởi phản ứng
giữa chất ăn mòn và vật liệu bị ăn
mòn.
Kĩ thuật Etching được sử dụng rộng
rãi trong xử lí vật liệu bán dẫn như:
làm sạch chất bẩn, tạp chất bám trên
bề mặt wafer, hay chế tạo các cấu trúc
3D.
4


PHẦN 2
ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI
 2.1 Quá trình ăn mòn (etching

process)
 2.2 Phân loại
 2.3 Hướng ăn mòn
 2.4 Tính chọn lọc
5

2.1 Quá trình ăn mòn (etching process)
Quá trình ăn mòn là quá trình
loại bỏ một phần vật liệu không
mong muốn có trong các cấu hình
định sẵn hoặc ăn mòn toàn bộ phần
vật liệu không cần thiết bằng các
phương pháp hóa học riêng lẻ hay
kết hợp giữa phương pháp cơ- hóalí với các điều kiện xác định (dung
dịch ăn mòn, plasma ăn mòn, nhiệt
độ, áp suất, tỉ lệ ăn mòn…)
6


13/05/16

7


2.2 Phân loại
 Phân loại theo đặc tính của

chất ăn mòn



Ăn mòn ướt
Ăn mòn khô

 Phân loại theo nguyên lí ăn

mòn




Ăn mòn hóa học
Ăn mòn vật lí
Ăn mòn hóa lí
8


2.3 Hướng ăn mòn
 Ăn mòn đẳng hướng
 Ăn mòn dị hướng
 Ăn mòn dị hướng hoàn hảo
 Ăn mòn dị hướng không hoàn hảo

9


2.4 Tính chọn lọc
Tính chọn lọc là nói đến khả năng
chất ăn mòn có thể ăn mòn 1
loại vật liệu so với các vật liệu
khác.
 Chất ăn mòn có tính chọn lọc
cao
 Chất ăn mòn có tính chọn lọc
thấp
10

PHẦN 3
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĂN MÒN
 3.1 Ăn mòn ướt
 3.2 Ăn mòn khô




3.2.1 Ăn mòn plasma hóa học
3.2.2 Phương pháp nghiền ion
3.2.3 Ăn mòn ion phản ứng

11


3.1 Ăn mòn ướt
Là loại ăn mòn mà phiến bán dẫn được nhúng
hoàn toàn trong dung dịch ăn mòn hóa học, hay
phun dung dịch ăn mòn lên 1 phần bề mặt tại vị
trí cần ăn mòn, sử dụng các phản ứng hóa học
nhằm loại bỏ các thành phần không mong muốn.

12


3.1 Ăn mòn ướt
Cơ chế ăn mòn ướt bao gồm 3 giai đoạn chủ yếu:
1-Các chất phản ứng khuếch tán đến bề mặt.

2-Phản ứng hóa xảy ra trên bề mặt.
3-Sản phẩm phản ứng được đưa ra khỏi bề mặt bằng quá
trình khuếch tán.

13


3.1 Ăn mòn ướt
 Khắc ăn mòn ướt được sử dụng

để làm sạch, tạo hình cấu trúc
3D, lấy đi sai hỏng của bề mặt,
đánh bóng và trang trí các đặc
điểm cấu trúc và kết cấu.

13/05/16

14


3.1 Ăn mòn ướt
 Vật liệu được ăn mòn bao gồm

chất bán dẫn, chất dẫn điện,
và chất cách điện.
 Khi thay đổi chất ăn mòn ướt
và nhiệt độ làm thay đổi độ
chọn lọc.

13/05/16

15


3.1 Ăn mòn ướt
Ăn mòn Silicon
Ăn mòn đẳng hướng: Ăn mòn trong

tất cả các hướng tinh thể tại cùng
tốc độ, dẫn tới các chi tiết được làm
tròn trong đơn tinh thể Si.



13/05/16

Chất ăn mòn đẳng hướng:, chúng thường là axit,
phổ biến nhất là hệ thống HNA, là một hỗn hợp axit
nitric (HNO3) và axit flohydric(HF),trong đó axit
axetic (CH3COOH) dùng làm chất pha loãng hỗn
16
hợp.


3.1 Ăn mòn ướt
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để:
•Lấy bề mặt hỏng.
•Làm tròn các góc nhọn.
•Loại bỏ độ nhám sau khi ăn mòn khô hay bất đẳng
hướng.

13/05/16

17


3.1 Ăn mòn ướt


13/05/16

Sơ đồ phản ứng:

18


3.1 Ăn mòn ướt


13/05/16

Mặt nạ cho chất ăn mòn đẳng hướng:


Trong hệ thống HNA, các lớp SiO2 được sử
dụng như một mặt nạ, đặc biệt cho ăn mòn nông.



Một mặt nạ không ăn mòn Au hay Si3N4 cần cho

ăn mòn sâu hơn, các chất cản quang, Al không
chịu nổi với các tác nhân oxy hóa như HNO3.

19


3.1 Ăn mòn ướt
 Ăn mòn bất đẳng hướng: ăn

mòn tinh thể Si tại tốc độ khác
nhau phụ thuộc vào hướng của
mặt phẳng tinh thể. Là loại ăn
mòn hay gia công những cấu
trúc mong muốn trong vật liệu
tinh thể bằng ăn mòn nhanh
hơn nhiều theo một hướng so
với hướng khác.
13/05/16

20


3.1 Ăn mòn ướt



13/05/16

Các chất ăn mòn bất đẳng hướng: thường là
các dung dịch kiềm: KOH, NaOH, LiOH,...

Mặt nạ: SiO2, và Si3N4 hay Au/Cr dùng như
mặt nạ với KOH cho ăn mòn sâu.

21


3.1 Ăn mòn ướt
Bảo vệ mặt sau

 Trong nhiều trường hợp ta phải

bảo vệ mặt sau của wafer khỏi
bị ăn mòn đẳng hướng và bất
đẳng hướng.
 Mặt sau được bảo vệ cơ học hay
hóa học



13/05/16

Cơ học: wafer được giữ trong vòng kẹp (teflon)
Hóa học: sáp hoặc phủ hữu cơ được phun vào
mặt sau của wafer.
22


3.1 Ăn mòn ướt
 Ưu điểm:






13/05/16

Ăn mòn đồng đều. Bề mặt sau khi ăn mòn
tương đối phẳng.
Có thể khống chế và kiểm tra được tốc độ ăn
mòn mong muốn bằng cách chọn tỉ lệ các
thành phần dung dịch ăn mòn và nhiệt độ
dung dịch ăn mòn cố định.
Khả năng ăn mòn lựa lọc cao (chỉ ăn mòn loại
vật liệu xác định, không ăn mòn vật liệu khác).
Thiết bị đơn giản, giá thành rẻ.
23


3.1 Ăn mòn ướt
 Nhược điểm:





Thành cấu trúc cửa sổ không thẳng.
Đòi hỏi phải rung trong quá trình ăn mòn và
làm khô mẫu sau đó.
Thường dùng các dung dịch có tính độc hại
mạnh.

Thường xảy ra hiện tượng ăn mòn ngầm
ngang dưới lớp cản, gây ra nhiều tác hại, như
bong lớp bảo vệ bề mặt.
24


3.2 Ăn mòn khô
 Người ta dùng plasma cho quá

trình ăn mòn khô.
 Plasma là chất khí bị ion hóa
hoàn toàn hay một phần bao
gồm số lượng như nhau các
điện tích dương và điện tích
âm và một số phân tử không bị
ion hóa.
13/05/16

25