Silicon (SI) huwa materjal ewlieni fl-industrija tas-semikondutturi, u t-teknoloġija tal-ipproċessar tagħha hija kruċjali għall-iżvilupp ta 'mikroelettronika u sistemi mikroelettromekkaniċi (MEMS). Fl-ipproċessar tas-silikon, it-teknoloġija tal-inċiżjoni hija waħda mill-passi ewlenin biex jinkisbu strutturi mikro-nano kumplessi. Madankollu, ir-rata ta 'inċiżjoni tas-silikon mhix uniformi, iżda tiddependi ħafna fuq l-orjentazzjoni tal-kristall (direzzjoni tal-kristall). Din id-dipendenza tal-orjentazzjoni tal-kristall hija riżultat dirett tad-differenzi fid-densità tal-arranġament u l-orjentazzjoni tal-bond kimiku ta 'atomi tas-silikon fuq pjani tal-kristall differenti. Dan l-artikolu jiddiskuti fid-dettall ir-relazzjoni bejn ir-rata ta 'inċiżjoni tas-silikon u l-orjentazzjoni tal-kristall, u tanalizza l-applikazzjoni prattika tagħha fl-ipproċessar tal-mikro-nano.
Struttura tal-kristall tas-silikon u orjentazzjoni tal-kristall
Is-silikon huwa kristall bi struttura tad-djamanti, u l-arranġament atomiku tiegħu juri differenzi sinifikanti fuq pjani tal-kristall differenti. Pjanijiet komuni tal-kristall jinkludu (100), (110) u (111) ajruplani.
(100) Pjan tal-Kristall: L-arranġament atomiku huwa relattivament maħlul, u l-bonds kimiċi huma aktar esposti.
(110) Pjan tal-Kristall: Id-densità atomika hija bejn (100) u (111).
(111) Pjan tal-kristall: l-arranġament atomiku huwa l-iktar kompatt, u l-bonds kimiċi huma diffiċli biex jiġu attakkati mill-etchant.
Id-differenzi fl-arranġament atomiku ta 'dawn il-pjani tal-kristall jaffettwaw direttament ir-rata ta' inċiżjoni, li jagħmlu l-imġieba tal-inċiżjoni ta 'pjani tal-kristall differenti juru anisotropija sinifikanti.
Dipendenza tal-orjentazzjoni tal-kristall fl-inċiżjoni mxarrba
Inċiżjoni mxarrba hija waħda mit-tekniki użati komunement fl-ipproċessar tas-silikon, speċjalment fl-inċiżjoni anisotropiċi. Etchants użati b'mod komuni jinkludu soluzzjonijiet alkalini bħal KOH (idrossidu tal-potassju) u TMAH (tetramethylammonium hydroxide). Ir-rati tal-inċiżjoni ta 'pjani tal-kristall differenti jvarjaw b'mod sinifikanti:
(100) Pjan tal-Kristall: Minħabba l-arranġament maħlul ta 'l-atomi, ir-rata ta' inċiżjoni hija l-iktar mgħaġġla.
(110) Pjan tal-Kristall: Ir-rata ta 'inċiżjoni hija aktar mgħaġġla, iżda ftit inqas mill-pjan (100).
(111) Pjan tal-Kristall: Minħabba l-arranġament mill-qrib ta 'l-atomi, ir-rata ta' inċiżjoni hija l-aktar bil-mod
Pereżempju, fis-soluzzjoni KOH, il-proporzjon tar-rata tal-inċiżjoni huwa ġeneralment (100) :( 110) :( 111)=400: 600: 1. Din il-proprjetà anisotropika tippermetti li l-inċiżjoni mxarrba tikkontrolla b'mod preċiż il-morfoloġija tal-istruttura fuq il-wejfers tas-silikon.
Dipendenza tal-orjentazzjoni tal-kristall fl-inċiżjoni niexfa
Inċiżjoni niexfa (bħal inċiżjoni fil-plażma u inċiżjoni tal-joni reattivi fil-fond) ġeneralment għandha anisotropija aktar b'saħħitha, iżda d-dipendenza tagħha għall-orjentazzjoni tal-kristall hija iktar dgħajfa. Inċiżjoni niexfa tilħaq prinċipalment it-tneħħija tal-materjal billi tgħaqqad bombardament fiżiku u reazzjoni kimika, u għalhekk l-influwenza tal-orjentazzjoni tal-kristall hija riflessa prinċipalment fil-kontroll tal-morfoloġija tal-ġnub.
Fatturi ewlenin li jaffettwaw ir-rata tal-inċiżjoni tas-silikon
Minbarra l-orjentazzjoni tal-kristall, ir-rata ta 'inċiżjoni tas-silikon hija affettwata wkoll mill-fatturi li ġejjin:
Temperatura: Iż-żieda fit-temperatura ġeneralment tħaffef ir-reazzjoni tal-inċiżjoni, iżda l-proporzjon tar-rati tal-inċiżjoni għal kull pjan tal-kristall jibqa 'relattivament stabbli.
Konċentrazzjoni ta 'Etchant: Konċentrazzjonijiet għoljin ta' etchants (bħal KOH) jistgħu jtejbu l-anisotropija, filwaqt li konċentrazzjonijiet baxxi jistgħu jnaqqsu s-selettività.
Konċentrazzjoni ta 'doping: Ir-rata ta' inċiżjoni ta 'silikon doped ħafna (bħal tip p ++) tista' titnaqqas b'mod sinifikanti, u anke waqfiet elettrokimiċi tista 'tinkiseb.
