सिलिकॉन (एसआई) सेमीकंडक्टर उद्योग में एक मुख्य सामग्री है, और इसकी प्रसंस्करण तकनीक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) के विकास के लिए महत्वपूर्ण है। सिलिकॉन के प्रसंस्करण में, नक़्क़ाशी प्रौद्योगिकी जटिल सूक्ष्म नैनो संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए प्रमुख चरणों में से एक है। हालांकि, सिलिकॉन की नक़्क़ाशी दर एक समान नहीं है, लेकिन क्रिस्टल (क्रिस्टल दिशा) के उन्मुखीकरण पर अत्यधिक निर्भर है। यह क्रिस्टल अभिविन्यास निर्भरता विभिन्न क्रिस्टल विमानों पर सिलिकॉन परमाणुओं के व्यवस्था घनत्व और रासायनिक बंधन अभिविन्यास में अंतर का एक प्रत्यक्ष परिणाम है। यह लेख सिलिकॉन नक़्क़ाशी दर और क्रिस्टल अभिविन्यास के बीच संबंधों पर विस्तार से चर्चा करेगा, और माइक्रो-नैनो प्रसंस्करण में इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग का विश्लेषण करेगा।
सिलिकॉन क्रिस्टल संरचना और क्रिस्टल अभिविन्यास
सिलिकॉन एक हीरे की संरचना के साथ एक क्रिस्टल है, और इसकी परमाणु व्यवस्था विभिन्न क्रिस्टल विमानों पर महत्वपूर्ण अंतर दिखाती है। सामान्य क्रिस्टल विमानों में (100), (110) और (111) विमान शामिल हैं।
(१००) क्रिस्टल प्लेन: परमाणु व्यवस्था अपेक्षाकृत ढीली है, और रासायनिक बंधन अधिक उजागर हैं।
(110) क्रिस्टल प्लेन: परमाणु घनत्व (100) और (111) के बीच है।
(१११) क्रिस्टल प्लेन: परमाणु व्यवस्था सबसे कॉम्पैक्ट है, और रासायनिक बांडों पर एचेंट द्वारा हमला करना मुश्किल है।
इन क्रिस्टल विमानों की परमाणु व्यवस्था में अंतर सीधे नक़्क़ाशी दर को प्रभावित करता है, जिससे विभिन्न क्रिस्टल विमानों का नक़्क़ाशी व्यवहार महत्वपूर्ण अनिसोट्रॉपी दिखाता है।
गीले नक़्क़ाशी में क्रिस्टल अभिविन्यास निर्भरता
वेट नक़्क़ाशी सिलिकॉन प्रसंस्करण में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक है, विशेष रूप से अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी में। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एटकंटों में क्षारीय समाधान जैसे कि कोह (पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड) और टीएमएएच (टेट्रामेथाइलमोनियम हाइड्रॉक्साइड) शामिल हैं। विभिन्न क्रिस्टल विमानों की नक़्क़ाशी दर काफी भिन्न होती है:
(१००) क्रिस्टल प्लेन: परमाणुओं की ढीली व्यवस्था के कारण, नक़्क़ाशी की दर सबसे तेज है।
(110) क्रिस्टल प्लेन: नक़्क़ाशी की दर तेज है, लेकिन (100) विमान की तुलना में थोड़ा कम है।
(१११) क्रिस्टल प्लेन: परमाणुओं की करीबी व्यवस्था के कारण, नक़्क़ाशी दर सबसे धीमी है
उदाहरण के लिए, कोह समाधान में, नक़्क़ाशी दर अनुपात आमतौर पर (100) :( 110) :( 111)=400: 600: 1। यह अनिसोट्रोपिक संपत्ति सिलिकॉन वेफर्स पर संरचना आकारिकी को ठीक से नियंत्रित करने के लिए गीले नक़्क़ाशी को सक्षम बनाती है।
शुष्क नक़्क़ाशी में क्रिस्टल अभिविन्यास निर्भरता
सूखी नक़्क़ाशी (जैसे प्लाज्मा नक़्क़ाशी और गहरी प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी) आमतौर पर मजबूत अनिसोट्रॉपी प्रदर्शित करता है, लेकिन इसकी क्रिस्टल अभिविन्यास निर्भरता कमजोर है। सूखी नक़्क़ाशी मुख्य रूप से भौतिक बमबारी और रासायनिक प्रतिक्रिया के संयोजन से सामग्री को हटाती है, इसलिए क्रिस्टल अभिविन्यास का प्रभाव मुख्य रूप से फुटपाथ आकारिकी के नियंत्रण में परिलक्षित होता है।
सिलिकॉन नक़्क़ाशी दर को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक
क्रिस्टल ओरिएंटेशन के अलावा, सिलिकॉन नक़्क़ाशी दर भी निम्नलिखित कारकों से प्रभावित होती है:
तापमान: बढ़ती तापमान आम तौर पर नक़्क़ाशी की प्रतिक्रिया को गति देता है, लेकिन प्रत्येक क्रिस्टल विमान के लिए नक़्क़ाशी दरों का अनुपात अपेक्षाकृत स्थिर रहता है।
Etchant एकाग्रता: Etchants की उच्च सांद्रता (जैसे KOH) अनिसोट्रॉपी को बढ़ा सकती है, जबकि कम सांद्रता चयनात्मकता को कम कर सकती है।
डोपिंग एकाग्रता: भारी डोपेड सिलिकॉन की नक़्क़ाशी दर (जैसे कि p ++ प्रकार) को काफी कम किया जा सकता है, और यहां तक कि विद्युत रासायनिक रोक भी प्राप्त की जा सकती है।
