Le procédé de gravure au plasma

La gravure est le processus qui consiste à enlever un matériau de la surface d’un autre matériau. Il existe deux principaux types de gravure. Le premier est la gravure humide et le second la gravure sèche, également connue sous le nom de gravure au plasma. Lorsqu’un produit chimique ou un agent de gravure est utilisé pour enlever un matériau de substrat dans le procédé de gravure, on parle de gravure humide. En revanche, la gravure au plasma utilise des plasmas ou des gaz de gravure pour l’élimination des matériaux de substrat. Elle est également utilisée pour fabriquer un circuit intégré ou un circuit intégré monolithique.

La gravure au plasma est un outil qui est utilisé universellement pour la gravure structurelle depuis 1985. Par rapport aux autres techniques de gravure utilisées pour la fabrication de puces, la gravure au plasma était inconnue en dehors de la communauté microélectronique avant 1980. C’est à cette époque que de nouveaux procédés de gravure ont été explorés et introduits. Le taux de réussite relativement élevé de la gravure au plasma en a fait le type de gravure préféré des fabricants.

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Qu’est-ce que la gravure au plasma ?

En termes simples, la gravure au plasma ou gravure sèche est le procédé de gravure réalisé avec du plasma au lieu d’un agent de gravure liquide. La mise en place de ce système ressemble beaucoup à la pulvérisation. Dans le processus, il n’est pas vraiment nécessaire de déposer une couche, mais plutôt de graver la surface du matériau en même temps. Le principal défi de la gravure au plasma réside dans la production du bon type de plasma, qui se situe quelque part entre l’électrode et la plaquette à graver. Si cela est bien fait, la plaquette est gravée de la bonne façon. Pour que la gravure au plasma se produise, la chambre de pression doit être à une pression inférieure à 100 pa. L’ionisation ne se produit qu’avec une charge luminescente. L’excitation qui en résulte est produite par une source externe, qui peut fournir jusqu’à 30 kW, ainsi que des fréquences allant de 50 Hz (DC) à 5 – 10 Hz (DC pulsé), et une fréquence radio et micro-ondes (MHz-GHz).

Types de gravure au plasma

Le procédé de gravure au plasma peut être divisé en deux types : le premier est la gravure au plasma micro-ondes, qui se produit avec une excitation dans la fréquence des micro-ondes, qui se situe entre MHz et GHz. Le second est la gravure au plasma d’hydrogène, qui est une variante du procédé de gravure au plasma qui utilise du gaz comme plasma. Les deux procédés sont actuellement utilisés pour traiter les matériaux semi-conducteurs employés dans la fabrication de l’électronique.

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Explication de la gravure au plasma d’oxygène

Le procédé de gravure au plasma d’oxygène est réalisé en utilisant un plasma à basse pression. L’ajout d’oxygène est utilisé comme un gaz précurseur qui est canalisé dans une chambre à vide avec une plaquette. Des ondes radio de forte puissance sont alors appliquées dans la chambre. Les ondes radio couplées à la pression dans la chambre à vide entraînent l’ionisation des molécules d’oxygène qui, à leur tour, forment un plasma. Le plasma d’oxygène grave alors la résine photosensible en la transformant en cendre. Pour s’assurer que la surface reste exempte de tout corps étranger, la cendre est ensuite enlevée à l’aide d’une pompe à vide à haute pression. C’est également l’une des raisons pour lesquelles la gravure au plasma d’oxygène est généralement appelée « incinération ».

Avantages de la gravure au plasma

Il a été constaté que la gravure au plasma peut conduire à des améliorations significatives de la qualité de la fabrication des circuits intégrés. Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation de la gravure au plasma :

  • Contrairement aux agents de gravure acides, un agent de gravure au plasma est un excellent nettoyant et peut éliminer tout résidu organique indésirable des surfaces métalliques.
  • La gravure au plasma peut coller deux surfaces bien mieux que d’autres agents de gravure.
  • La gravure au plasma est considérée comme moins risquée que la gravure acide traditionnelle.
  • L’utilisation du plasma améliore les propriétés physiques du matériau gravé.
  • La gravure au plasma améliore les propriétés chimiques et physiques des métaux.
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Conclusion

En raison de ses nombreux avantages, cela semble évident que la gravure au plasma va rester une technique importante pour graver les microsystèmes et les circuits intégrés pendant de nombreuses années encore. En outre, pour de nombreuses applications, l’utilisation de plasma RF couplé de manière capacitive sera la meilleure option. Pour d’autres applications plus spécifiques, notamment lorsqu’un rapport d’aspect élevé est nécessaire, l’utilisation de plasma à basse pression peut constituer une solution meilleure et plus efficace. Les plasmas ECR ont certaines limites lorsqu’il s’agit de les utiliser pour de grands substrats, mais ils peuvent être le choix idéal pour les petits échantillons. D’autre part, les systèmes de plasma à couplage inductif qui utilisent une bobine plane et une polarisation supplémentaire au support de substrat se sont révélés extrêmement polyvalents. Ils ont pu obtenir d’excellents résultats en matière de fabrication ou de circuits intégrés et de microsystèmes.

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