Los tipos de grabado con plasma

El grabado es el proceso de eliminar un material de la superficie de otro material. Existen dos tipos principales de grabado: el grabado en húmedo y el grabado en seco, también conocido como grabado con plasma.

Cuando se utiliza un producto químico o medio de grabado para eliminar un material de base en el proceso de grabado, se denomina grabado en húmedo.

Por otro lado, en el grabado con plasma se usan gases de grabado o plasma para eliminar los materiales de base. También se usa para fabricar un circuito integrado o un circuito integrado monolítico.

El grabado con plasma se usa universalmente como herramienta para el grabado de estructuras desde 1985. En comparación con otras técnicas que se usan en la fabricación de chips, fuera del sector de la microelectrónica, el grabado con plasma no se empezó a conocer hasta 1980.

Fue entonces cuando se empezaron a investigar e introducir nuevos procesos de grabado. El porcentaje de éxito relativamente alto del grabado con plasma ha hecho que los fabricantes prefieran este tipo de grabado.

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¿Qué es el grabado con plasma?

En pocas palabras, el grabado con plasma o en seco es el proceso de grabado que se realiza con plasma en lugar de un medio de grabado líquido.

Su configuración es muy similar a la de la pulverización catódica. En el proceso, no es realmente necesario depositar una capa, sino más bien, grabar la superficie del material simultáneamente.

El principal reto del grabado con plasma es producir el tipo de plasma adecuado entre el electrodo y la oblea que se va a grabar.

Si se hace bien, la oblea se grabará de forma adecuada. Para que se produzca el grabado con plasma, la presión de la cámara debe ser inferior a 100 Pa. La ionización solo se produce con una carga luminiscente. Una fuente externa, que puede suministrar hasta 30 kW, así como frecuencias de entre 50 Hz (CC) y 5-10 Hz (CC pulsada) y frecuencias de radio y microondas (MHz-GHz), produce la excitación resultante.

Tipos de grabado con plasma

El proceso de grabado con plasma se puede dividir en dos tipos. El primero es el grabado con plasma por microondas, que se produce con una excitación en la frecuencia de microondas que se sitúa entre MHz y GHz. El segundo es el grabado con plasma de hidrógeno, que es una variación del proceso de grabado con plasma que usa el gas como plasma. Actualmente, ambos procesos se usan para procesar los materiales semiconductores que se usan en la fabricación de sistemas electrónicos.

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Explicación del grabado con plasma de oxígeno

El proceso de grabado con plasma de oxígeno se realiza con plasma de baja presión. La adición de oxígeno se usa como gas precursor que se canaliza a una cámara de vacío con una oblea.

A continuación, se aplican ondas de radio de alta potencia a la cámara. Las ondas de radio, junto con la presión de la cámara de vacío, ionizan las moléculas de oxígeno que, a su vez, forman el plasma. El plasma de oxígeno graba la fotoprotección convirtiéndola en cenizas.

Para garantizar que en la superficie no queden materias extrañas, las cenizas se eliminan con una bomba de vacío de alta presión.

Esta es una de las razones por las que el grabado con plasma de oxígeno también se denomina habitualmente “incineración”.

Ventajas del grabado con plasma

Se ha observado que el grabado con plasma puede mejorar considerablemente la calidad de fabricación de los circuitos integrados. A continuación, se indican algunas de las ventajas del grabado con plasma:

  • A diferencia de los ácidos de grabado, el plasma también es un limpiador excelente y puede eliminar los residuos no deseados de las superficies de metal
  • Con el grabado con plasma se pueden pegar dos superficies mucho mejor que con otros medios de grabado.
  • El grabado con plasma se considera menos peligroso que el grabado con ácido tradicional.
  • El uso de plasma mejora las propiedades físicas del material grabado.
  • El grabado con plasma mejora las propiedades químicas y físicas de los metales.
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Conclusión

Debido a sus muchas ventajas, es fácil imaginar que el grabado con plasma seguirá siendo durante mucho tiempo una técnica importante para grabar microsistemas y circuitos integrados.

Además, para muchas aplicaciones, el uso de plasma de RF de acoplamiento capacitivo será la mejor opción. Para otras aplicaciones más específicas, en las que se requiere una relación de aspecto alta, el uso de plasmas de baja presión puede ser una solución mejor y más rentable.

Los plasmas de ECR tienen algunas limitaciones cuando se usan para sustratos grandes, pero pueden ser la opción ideal para muestras pequeñas.

Por otro lado, los sistemas de plasma de acoplamiento inductivo que usan una bobina plana y una polarización adicional en el soporte del sustrato han demostrado ser muy versátiles.

Pueden dar muy buen resultado en la fabricación de circuitos integrados y microsistemas.

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