Co to jest wytrawiacz plazmowy?

Wytrawiacz plazmowy to urządzenie, które wykorzystuje plazmę do tworzenia ścieżek obwodów wymaganych przez półprzewodnikowe układy scalone. Urządzenie do wytrawiania plazmy robi to, emitując precyzyjnie skierowany strumień plazmy na płytkę krzemową. Kiedy plazma i wafel wchodzą w kontakt ze sobą, zachodzi reakcja chemiczna na powierzchni wafla. Ta reakcja albo osadza dwutlenek krzemu na waflu, tworząc ścieżki elektryczne, albo usuwa już obecny dwutlenek krzemu, pozostawiając tylko ścieżki elektryczne.

Plazma, z której korzysta wytrawiacz plazmy, powstaje przez przegrzanie gazu zawierającego tlen lub fluor, w zależności od tego, czy ma on usunąć, czy osadzić dwutlenek krzemu. Dokonuje się tego najpierw poprzez ustalenie próżni w wytrawarce i wygenerowanie pola elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości. Kiedy gaz przechodzi przez wytrawiacz, pole elektromagnetyczne wzbudza atomy gazu, powodując jego przegrzanie.

Gdy gaz się przegrzewa, rozpada się na atomy składowe podstawowe. Ekstremalne ciepło usunie również zewnętrzne elektrony z niektórych atomów, zamieniając je w jony. Zanim gaz opuści dyszę wytrawiacza plazmy i dotrze do płytki, nie będzie już istniał jako gaz, ale stał się bardzo cienkim, przegrzanym strumieniem jonów zwanym plazmą.

Jeśli do wytworzenia plazmy zostanie użyty gaz zawierający tlen, zareaguje on z krzemem na waflu, tworząc dwutlenek krzemu, materiał przewodzący prąd elektryczny. Gdy strumień plazmy przepływa po powierzchni płytki w precyzyjnie kontrolowany sposób, na jej powierzchni gromadzi się warstwa dwutlenku krzemu przypominająca bardzo cienką warstwę. Po zakończeniu procesu trawienia wafel krzemowy będzie miał na sobie precyzyjną serię śladów dwutlenku krzemu. Ścieżki te będą służyć jako ścieżki przewodzące między elementami obwodu scalonego.

Wytrawiacze plazmowe mogą również usuwać materiał z płytek. Podczas tworzenia układów scalonych zdarzają się przypadki, w których dane urządzenie może wymagać większej powierzchni płytki półprzewodnikowej niż dwutlenku krzemu. W tym przypadku szybsze i bardziej ekonomiczne jest umieszczenie wafla już pokrytego materiałem w wytrawarce plazmowej i usunięcie niepotrzebnego dwutlenku krzemu.

Aby to zrobić, wytrawiacz używa gazu na bazie fluoru do stworzenia swojej plazmy. Gdy plazma fluoru wchodzi w kontakt z dwutlenkiem krzemu pokrywającym płytkę, dwutlenek krzemu ulega zniszczeniu w reakcji chemicznej. Po zakończeniu pracy wytrawarki pozostaną tylko ścieżki dwutlenku krzemu potrzebne układowi scalonemu.