पश्च प्रतिक्रियाशील-आयन निक्षारण

डीप रिएक्टिव-आयन ईचिंग (DRIE) एक अत्यधिक असमदिग्वर्ती होने की दशा नक़्क़ाशी (माइक्रोफ़ैब) प्रक्रिया है जिसका उपयोग वेफर (अर्धचालक)  / सबस्ट्रेट्स में गहरी पैठ, खड़ी-किनारे वाले छेद और खाइयों को बनाने के लिए किया जाता है, आमतौर पर उच्च पहलू अनुपात (छवि) के साथ। इसे माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एमईएमएस) के लिए विकसित किया गया था, जिसके लिए इन सुविधाओं की आवश्यकता होती है, लेकिन इसका उपयोग डायनेमिक रैंडम एक्सेस मेमोरी के लिए उच्च-घनत्व  संधारित्र  के लिए खाइयों की खुदाई के लिए भी किया जाता है और हाल ही में उन्नत 3डी वेफर में सिलिकॉन वियास (थ्रू-सिलिकॉन वाया) बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। स्तर पैकेजिंग प्रौद्योगिकी। डीआरआईई में, सब्सट्रेट को एक रिएक्टर के अंदर रखा जाता है, और कई गैसों को पेश किया जाता है। गैस के मिश्रण में एक प्लाज्मा मारा जाता है जो गैस के अणुओं को आयनों में तोड़ देता है। आयनों की ओर तेजी आई, और सामग्री की सतह के साथ प्रतिक्रिया की जा रही है, जिससे एक और गैसीय तत्व बनता है। इसे प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी के रासायनिक भाग के रूप में जाना जाता है। एक भौतिक भाग भी है, यदि आयनों में पर्याप्त ऊर्जा है, तो वे रासायनिक प्रतिक्रिया के बिना खोदी जाने वाली सामग्री से परमाणुओं को बाहर निकाल सकते हैं।

DRIE RIE का एक विशेष उपवर्ग है।

उच्च-दर DRIE के लिए दो मुख्य प्रौद्योगिकियाँ हैं: क्रायोजेनिक और बॉश, हालाँकि बॉश प्रक्रिया एकमात्र मान्यता प्राप्त उत्पादन तकनीक है। बॉश और क्रायो दोनों प्रक्रियाएं 90° (वास्तव में लंबवत) दीवारों का निर्माण कर सकती हैं, लेकिन अक्सर दीवारें थोड़ी पतली होती हैं, उदा। 88° (पुनः प्रवेशी) या 92° (प्रतिगामी)।

एक अन्य तंत्र साइडवॉल पासिवेशन है: SiOxFy कार्यात्मक समूह (जो सल्फर हेक्साफ्लोराइड और ऑक्सीजन ईच गैसों से उत्पन्न होते हैं) फुटपाथों पर संघनित होते हैं, और उन्हें पार्श्व नक़्क़ाशी से बचाते हैं। इन प्रक्रियाओं के संयोजन के रूप में गहरी ऊर्ध्वाधर संरचनाएँ बनाई जा सकती हैं।

क्रायोजेनिक प्रक्रिया
क्रायोजेनिक-DRIE में, वेफर को -110 °C (163 केल्विन) तक ठंडा किया जाता है। कम तापमान रासायनिक प्रतिक्रिया को धीमा कर देता है जो आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी पैदा करता है। हालाँकि, आयन ऊपर की ओर की सतहों पर बमबारी करना जारी रखते हैं और उन्हें दूर कर देते हैं। यह प्रक्रिया अत्यधिक ऊर्ध्वाधर साइडवॉल के साथ खाइयों का निर्माण करती है। क्रायो-डीआरआईई के साथ प्राथमिक समस्या यह है कि अत्यधिक ठंड के तहत सब्सट्रेट पर मानक मास्क क्रैक हो जाते हैं, साथ ही ईच बाय-प्रोडक्ट्स में निकटतम ठंडी सतह, यानी सब्सट्रेट या इलेक्ट्रोड पर जमा होने की प्रवृत्ति होती है।

बॉश प्रक्रिया
बॉश प्रक्रिया, जिसका नाम जर्मन कंपनी रॉबर्ट बॉश GmbH के नाम पर रखा गया, जिसने इस प्रक्रिया का पेटेंट कराया,     स्पंदित या समय-बहुसंकेतन नक़्क़ाशी के रूप में भी जाना जाता है, लगभग लंबवत संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए बार-बार दो मोड के बीच वैकल्पिक होता है:


 * 1) एक मानक, लगभग आइसोट्रॉपी प्लाज्मा नक़्क़ाशी। प्लाज्मा में कुछ आयन होते हैं, जो वेफर पर लगभग ऊर्ध्वाधर दिशा से हमला करते हैं। सल्फर हेक्साफ्लोराइड [SF6] अक्सर सिलिकॉन के लिए प्रयोग किया जाता है।
 * 2) रासायनिक रूप से निष्क्रिय निष्क्रियता (रसायन विज्ञान) परत का जमाव। (उदाहरण के लिए, ऑक्टाफ्लोरोसाइक्लोब्यूटेन [सी4F8] स्रोत गैस  टेफ्लान  के समान पदार्थ उत्पन्न करती है।)

प्रत्येक चरण कई सेकंड तक रहता है। निष्क्रियता परत पूरे सब्सट्रेट को आगे के रासायनिक हमले से बचाती है और आगे की नक़्क़ाशी को रोकती है। हालांकि, नक़्क़ाशी के चरण के दौरान, सब्सट्रेट पर बमबारी करने वाले दिशात्मक आयन खाई के तल पर निष्क्रियता परत पर हमला करते हैं (लेकिन पक्षों के साथ नहीं)। वे इसके साथ टकराते हैं और इसे अलग कर देते हैं, सब्सट्रेट को रासायनिक आदिक के लिए उजागर करते हैं।

इन नक़्क़ाशी/जमा करने के चरणों को कई बार दोहराया जाता है जिसके परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में बहुत छोटे समदैशिक  नक़्क़ाशी कदम केवल खोदे गए गड्ढों के तल पर होते हैं। उदाहरण के लिए, 0.5 मिमी सिलिकॉन वेफर से खोदने के लिए, 100-1000 नक़्क़ाशी/जमा करने के चरणों की आवश्यकता होती है। दो-चरण की प्रक्रिया के कारण फुटपाथ लगभग 100-500 नैनोमीटर के आयाम के साथ लहराते हैं। चक्र समय को समायोजित किया जा सकता है: छोटे चक्रों से चिकनी दीवारें बनती हैं, और लंबे चक्रों से उच्च नक़्क़ाशी दर प्राप्त होती है।

अनुप्रयोग
RIE की गहराई आवेदन पर निर्भर करती है: डीआरआईई को आरआईई से अलग करने वाली बात है नक़्क़ाशी की गहराई: आरआईई के लिए व्यावहारिक नक़्क़ाशी गहराई (एकीकृत परिपथ निर्माण में प्रयुक्त) 1 माइक्रोमीटर/मिनट की दर से लगभग 10 माइक्रोमीटर तक सीमित होगी, जबकि डीआरआईई 600 माइक्रोमीटर/मिनट तक की दर से बहुत अधिक नक्काशी कर सकता है। कुछ अनुप्रयोगों में 20 माइक्रोमीटर/मिनट या उससे अधिक की दरों के साथ µm या अधिक।
 * DRAM मेमोरी सर्किट में, कैपेसिटर ट्रेंच 10–20 माइक्रोन गहरे हो सकते हैं,
 * MEMS में, DRIE का उपयोग कुछ माइक्रोमीटर से लेकर 0.5 मिमी तक किसी भी चीज़ के लिए किया जाता है।
 * अनियमित चिप डाइसिंग में, DRIE का उपयोग एक नए हाइब्रिड सॉफ्ट/हार्ड मास्क के साथ किया जाता है ताकि सिलिकॉन डाइस को अनियमित आकार वाले लेगो-जैसे टुकड़ों में डाइस करने के लिए सब-मिलीमीटर एचिंग हासिल की जा सके।
 * लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स में, DRIE का उपयोग सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स की मोटाई को कुछ से लेकर दसियों माइक्रोमीटर तक कम करके पारंपरिक अखंड CMOS उपकरणों को लचीला बनाने के लिए किया जाता है।

कांच के DRIE को उच्च प्लाज्मा शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे वास्तव में गहरी नक़्क़ाशी के लिए उपयुक्त मुखौटा सामग्री खोजना मुश्किल हो जाता है। पॉलीसिलिकॉन और निकल का उपयोग 10–50 माइक्रोमीटर खोदी गई गहराई के लिए किया जाता है। पॉलिमर के DRIE में, SF के वैकल्पिक चरणों के साथ बॉश प्रक्रिया6 नक़्क़ाशी और सी4F8 निष्क्रियता होती है। धातु के मुखौटे का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि वे उपयोग करने के लिए महंगे हैं क्योंकि कई अतिरिक्त फोटो और निक्षेपण चरणों की हमेशा आवश्यकता होती है। हालांकि रासायनिक रूप से प्रवर्धित नकारात्मक प्रतिरोधों का उपयोग करने पर विभिन्न सबस्ट्रेट्स (Si [800 µm तक], InP [40 µm तक] या ग्लास [12 µm तक]) पर धातु के मास्क आवश्यक नहीं हैं।

क्रायो-DRIE में गैलियम आयन इम्प्लांटेशन को नक़्क़ाशी मास्क के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। केंद्रित आयन बीम और क्रायो-डीआरआईई की संयुक्त नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रिया को पहली बार एन चेकुरोव एट अल ने अपने लेख द फैब्रिकेशन ऑफ सिलिकॉन नैनोस्ट्रक्चर बाय लोकल गैलियम इम्प्लांटेशन एंड क्रायोजेनिक डीप रिएक्टिव आयन ईचिंग में रिपोर्ट किया था।

प्रेसिजन मशीनरी
डीआरआईई ने हाई-एंड कलाई घड़ियों में सिलिकॉन यांत्रिक घटकों के उपयोग को सक्षम किया है। कार्टियर (जौहरी) के एक इंजीनियर के अनुसार, "DRIE के साथ ज्यामितीय आकृतियों की कोई सीमा नहीं है,"। DRIE के साथ 30 या अधिक का पक्षानुपात प्राप्त करना संभव है, इसका मतलब है कि एक सतह को उसकी चौड़ाई से 30 गुना गहरी खड़ी दीवार वाली खाई से उकेरा जा सकता है।

इसने सिलिकॉन घटकों को कुछ भागों के लिए प्रतिस्थापित करने की अनुमति दी है जो आमतौर पर स्टील से बने होते हैं, जैसे कि बालकमानी । सिलिकॉन स्टील की तुलना में हल्का और सख्त होता है, जो लाभ वहन करता है लेकिन निर्माण प्रक्रिया को और अधिक चुनौतीपूर्ण बना देता है।

यह भी देखें

 * प्रतिक्रियाशील-आयन नक़्क़ाशी
 * माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम

श्रेणी:अर्धचालक उपकरण निर्माण श्रेणी:सूक्ष्म प्रौद्योगिकी श्रेणी:नक़्क़ाशी (माइक्रोफैब्रिकेशन)