Pengetsaan merupakan langkah penting dalam bidang mikroelektronika dan fabrikasi semikonduktor. Pemilihan metode pengetsaan yang tepat sangat penting untuk kualitas, presisi, dan efisiensi. Dua metode yang paling umum digunakan adalah plasma etching dan wet etching.
Kedua teknik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Memahami perbedaannya dapat membantu Anda membuat keputusan terbaik untuk aplikasi spesifik Anda. Dalam blog ini, kita akan membahas fitur-fitur utama plasma etching dan wet etching. Kita juga akan membandingkan kelebihannya dan memberikan panduan kapan harus memilih salah satunya.
Apa itu Plasma Etching?
Sciencedirect.com, Plasma Etching – gambaran umum, pencipta: Dharani Kumar
Plasma etching adalah proses kering yang digunakan untuk menghilangkan material dari substrat. Proses ini mengandalkan plasma. Plasma merupakan gas terionisasi yang dibuat dalam mesin plasma etching. Proses ini dilakukan untuk menghilangkan lapisan material tertentu dari permukaan seperti wafer silikon atau material semikonduktor lainnya.
Proses plasma etching berlangsung di dalam ruang vakum. Proses ini dilakukan dengan mengionisasi gas, seperti oksigen, fluor, atau klorin, untuk menghasilkan ion reaktif, radikal, dan partikel netral.
Selama proses plasma etching, partikel yang sangat reaktif ini berinteraksi dengan substrat. Secara kimia atau fisik, material tersebut dihilangkan.
Plasma etching dapat bersifat isotropik, di mana material dihilangkan secara merata ke segala arah. Plasma etching juga dapat bersifat anisotropik, di mana material dihilangkan lebih banyak ke satu arah. Hal ini memungkinkan etching yang sangat terperinci dan terkontrol.
Etch plasma dikenal karena presisinya. Ini ideal untuk industri seperti fabrikasi semikonduktor, mikroelektronika, dan bahkan sektor perangkat medis.
Metode ini sangat efektif jika dibutuhkan fitur-fitur kecil dan rumit. Metode ini menawarkan kontrol yang tinggi terhadap kedalaman dan bentuk pola terukir.
Apa itu Wet Etching?
Youtube.com, Etsa basah, kreator: Micronit, 2018
Pengetsaan basah merupakan salah satu metode pengetsaan tertua dan paling tradisional. Metode ini melibatkan perendaman substrat ke dalam larutan kimia cair yang bereaksi dengan material untuk melarutkannya. Jenis bahan kimia yang digunakan dalam proses pengetsaan basah bergantung pada substrat yang akan dietsa. Zat pengetsaan yang umum digunakan meliputi asam seperti asam hidrofluorat, yang digunakan untuk silikon dioksida. Basa seperti kalium hidroksida umumnya digunakan untuk silikon.
Dalam etsa basah, reaksi kimia antara zat penggores dan substrat bersifat isotropik. Artinya, material tergores secara merata ke segala arah. Etsa basah lebih cepat daripada etsa plasma. Akan tetapi, tingkat presisinya kurang dibutuhkan untuk desain yang lebih rumit. Metode ini sering digunakan untuk aplikasi etsa yang lebih sederhana. Jika diperlukan fitur yang lebih besar dan kurang detail.
Pengetsaan basah populer karena kesederhanaan dan efektivitas biayanya. Pengetsaan ini diperlukan dalam aplikasi yang mengutamakan kecepatan daripada ketepatan detail. Namun, sifat isotropik dari pengetsaan basah dapat menyebabkan undercutting. Hal ini dapat memengaruhi integritas struktural pola terukir.
Plasma Etching vs. Wet Etching: Perbedaan Utama
Baik plasma etching maupun wet etching digunakan untuk menghilangkan material dari substrat. Namun, keduanya berbeda secara signifikan dalam cara mencapainya dan hasil yang dihasilkan. Berikut ini adalah perbedaan utamanya:
| Aspek | Penggoresan Plasma | Etsa Basah |
| Presisi dan Kontrol | Presisi tinggi; etsa anisotropik untuk pola terperinci | Kurang tepat; pengetsaan isotropik menghasilkan penghilangan material yang seragam |
| Kecepatan dan Efisiensi | Lebih lambat karena proses yang terkontrol; kurang efisien untuk aplikasi skala besar | Umumnya lebih cepat; ideal untuk aplikasi volume tinggi |
| Kompatibilitas Material | Serbaguna; bekerja dengan semikonduktor, polimer, dan logam | Terbatas; efektivitasnya tergantung pada substrat dan zat kimia pengoksidasi yang digunakan |
| Peralatan dan Biaya | Peralatan canggih dan mahal; biaya operasional lebih tinggi | Pengaturan yang lebih sederhana dan lebih murah; diperlukan bak kimia atau tangki etsa |
Presisi dan Kontrol
Plasma etching disukai karena presisinya dan kemampuannya untuk menciptakan pola yang terperinci. Plasma etching penting dalam aplikasi yang membutuhkan rasio aspek tinggi dan dinding samping vertikal yang lurus. Sifat plasma etching yang anisotropik memungkinkan penghilangan material yang terkendali dalam satu arah. Hal ini penting untuk proses seperti manufaktur semikonduktor.
Di sisi lain, etsa basah cenderung kurang presisi karena sifatnya yang isotropik. Material dihilangkan secara merata ke segala arah. Hal ini dapat mengakibatkan kontrol yang lebih sedikit atas pola terukir akhir. Hal ini membuat etsa basah kurang cocok untuk aplikasi yang memerlukan fitur rumit atau sangat terperinci.
Kecepatan dan Efisiensi
Pengetsaan basah umumnya lebih cepat daripada pengetsaan plasma. Reaksi kimia antara zat pengetsaan dan substrat dapat melarutkan material dengan cepat. Ini ideal untuk aplikasi bervolume tinggi dan kurang bergantung pada presisi. Kecepatan ini dapat menjadi keuntungan signifikan saat bekerja dengan fitur yang lebih besar atau saat mengetsa area yang luas.
Sebaliknya, proses plasma etch bisa lebih lambat karena perlunya etching yang lebih terkontrol dan presisi. Kompleksitas sistem plasma membuatnya kurang efisien untuk aplikasi berskala besar. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai penghilangan material yang diinginkan semakin mengurangi efisiensinya untuk tugas yang kurang terperinci.
Kompatibilitas Material
Plasma etching bersifat serbaguna dan dapat digunakan dengan berbagai macam material. Material ini meliputi semikonduktor, polimer, dan logam. Plasma etching sangat efektif untuk material yang sulit tergores dengan cairan kimia. Selain itu, material yang rentan terhadap kerusakan akibat asam dan pelarut yang digunakan dalam wet etching.
Sebagai perbandingan, etsa basah lebih dibatasi oleh jenis substrat dan zat kimia penggores yang digunakan. Beberapa bahan mungkin tidak bereaksi baik dengan zat kimia penggores. Hal ini menyebabkan etsa tidak merata atau tidak tuntas. Dalam kasus tertentu, substrat bahkan dapat rusak oleh bahan kimia keras yang digunakan dalam proses etsa basah.
Peralatan dan Biaya
Mesin plasma etching yang dibutuhkan untuk plasma etching lebih canggih dan mahal. Sistem plasma meliputi ruang vakum, catu daya, dan sistem kontrol gas. Semua ini berkontribusi pada biaya operasional yang lebih tinggi. Selain itu, kompleksitas dalam memelihara dan mengoperasikan sistem plasma menambah investasi secara keseluruhan.
Sebaliknya, etsa basah memerlukan peralatan yang lebih sederhana. Dalam banyak kasus, etsa basah hanya melibatkan penggunaan bak kimia atau tangki etsa. Biaya pemasangan dan perawatannya jauh lebih murah.
Perbandingan Keunggulan Plasma Etching dan Wet Etching
Keuntungan Plasma Etching:
- Presisi: Plasma etching menawarkan presisi dan kontrol yang lebih tinggi, terutama dengan anisotropic etching. Hal ini membuatnya cocok untuk aplikasi mikroelektronik dan semikonduktor.
- Keserbagunaan: Plasma etching dapat digunakan pada berbagai macam material. Termasuk material yang sensitif terhadap bahan kimia.
- Proses Bersih: Plasma etching adalah proses kering. Proses ini menghilangkan kebutuhan untuk menangani bahan kimia berbahaya dan mengurangi risiko kontaminasi.
- Aktivasi Permukaan: Proses plasma etching tidak hanya menghilangkan material. Namun, juga meningkatkan sifat permukaan. Proses ini meningkatkan daya rekat untuk pelapisan atau pengikatan berikutnya.
Keuntungan dari Wet Etching:
- Hemat Biaya:Etching basah membutuhkan peralatan yang lebih sederhana, lebih murah, dan biaya operasi yang lebih rendah.
- Proses Lebih Cepat: Pengetsaan basah lebih cepat daripada pengetsaan plasma. Pengetsaan ini ideal untuk produksi bervolume tinggi dengan fitur yang kurang terperinci.
- Mudah untuk Diatur: Proses etsa basah relatif sederhana. Variabel yang dikontrol lebih sedikit dibandingkan dengan etsa plasma.
Kapan Harus Memilih: Plasma Etching vs. Wet Etching
Keputusan untuk menggunakan plasma etching atau wet etching bergantung pada kebutuhan spesifik proyek Anda. Berikut ini adalah waktu yang paling tepat untuk menggunakan masing-masing metode:
- Pilih Plasma Etching Saat:
- Anda memerlukan presisi dan kontrol yang tinggi, terutama untuk menciptakan pola yang halus dan terperinci.
- Material yang sedang Anda kerjakan sensitif terhadap zat kimia penggores.
- Anda perlu mengukir secara vertikal dengan undercutting minimal dan rasio aspek tinggi.
- Pembersihan atau aktivasi permukaan diperlukan sebagai bagian dari proses.
- Pilih Etching Basah Saat:
- Biaya menjadi perhatian utama, dan anggaran untuk peralatan terbatas.
- Fitur yang akan diukir lebih besar dan tidak terlalu rumit.
- Anda perlu memproses batch besar dengan cepat, di mana presisi tidak terlalu penting.
- Bahan tersebut sangat cocok untuk bahan kimia penggores yang digunakan, seperti silikon atau logam tertentu.
Kesimpulan
Baik plasma etching maupun wet etching memiliki kelebihan dan aplikasinya masing-masing. Memilih metode yang tepat bergantung pada kebutuhan spesifik Anda. Plasma etching menawarkan presisi, fleksibilitas, dan proses yang lebih bersih. Ini ideal untuk industri berteknologi tinggi seperti semikonduktor dan mikroelektronika. Wet etching hemat biaya, cepat, dan lebih cocok untuk aplikasi berskala besar dan kurang terperinci.
Teknologi Keylink menonjol sebagai produsen terkemuka dalam industri plasma etching. Perusahaan ini khususnya terkenal karena fokusnya pada pengurangan dampak lingkungan. Keylink menawarkan sistem plasma inovatif. Ini mencakup solusi atmosferik dan tekanan rendah. Ini untuk memenuhi kebutuhan industri di seluruh dunia.
Proses plasma kami membantu menggantikan metode tradisional, sehingga secara signifikan mengurangi jejak CO2. Keylink menyediakan lebih dari 2.000 solusi pra-perawatan setiap tahunnya. Perusahaan ini berdedikasi untuk menyediakan perawatan permukaan berkualitas tinggi dan ramah lingkungan untuk hampir semua jenis material.
Memahami manfaat dan keterbatasan masing-masing metode etsa memungkinkan Anda membuat keputusan yang tepat. Ini memastikan pilihan Anda selaras dengan tujuan, bahan, dan anggaran proyek Anda.
Referensi
- Plasma Etching – gambaran umum; Science Direct; Teknologi Plasma Non-Termal untuk Bahan Polimer, 2019 (https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/plasma-etching)
- Analisis Status Penelitian Saat Ini tentang Model Proses Plasma Etch; Yayi Wei, Lei Qu, Rui Chen, Xiaoting Li; 2018 (https://www.researchgate.net/publication/329397934)
- Science Direct – Etching Basah; Pelapis untuk Aplikasi Biomedis, 2012 (https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/wet-etching)
- Silikon anisotropik basah berkecepatan tinggi untuk aplikasi dalam pemesinan mikro massal: tinjauan; Prem Pal, Veerla Swarnalatha, dkk.; 2021 (https://mnsl-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40486-021-00129-0)
