Allgemein

Bei der nasschemischen Ätzung werden Schichten in der Regel isotrop abgetragen, doch gerade bei kleinen Strukturen ist ein anisotropes Ätzprofil wichtig. Dafür eignen sich die Trockenätzverfahren, die eine ausreichende Selektivität bieten. Die Verfahren ermöglichen reproduzierbare homogene Ätzungen sämtlicher Schichten, die in der Halbleiterfertigung zum Einsatz kommen. Dabei können neben anisotropen Ätzprofilen auch isotrope realisiert werden. Trotz der hohen Anlagenkosten und der sequentiellen Einzelscheibenbearbeitung hat sich das Trockenätzen gegen die nasschemische Ätzung durchgesetzt.

Wichtige Größen beim Trockenätzen

Ätzrate r: Die Ätzrate beschreibt den Ätzabtrag pro Zeit und wird z.B. in Nanometer pro Minute oder Ångström pro Sekunde angegeben.

Ätzrate

Anisotropiefaktor f: Der Anisotropiefaktor beschreibt das Verhältnis von horizontaler Ätzrate rh zu vertikaler Ätzrate rv.

Anisotropiefaktor

Zur Strukturübertragung sind stark anisotrope Prozesse erwünscht, also Ätzungen nur in vertikaler Richtung, so dass die Lackmaske nicht unterätzt wird. Für anisotrope Ätzungen ergibt sich f → 1, und dementsprechend für isotrope Prozesse f → 0.

Selektivität Sjk zwischen Material j und Material k: die Selektivität beschreibt das Verhältnis der Ätzraten zweier Materialien, z.B. von zu strukturierender Schicht (j) und Lackmaske (k).

Ätzrate

Ob eine hohe oder geringe Selektivität gewünscht ist, hängt vom jeweiligen Prozess ab. Bei der Strukturierung von Schichten sollte der Wert möglichst groß sein, d.h. die zu strukturierende Schicht wird schneller abgetragen als die Lackmaske. Beim Reflowrückätzen muss die Selektivität 1 betragen um Topografien gleichmäßig einzuebnen.

Trockenätzverfahren

Bei den Trockenätzverfahren werden Gase durch hochfrequente Wechselfelder angeregt, typisch sind 13,56 MHz und 2,45 GHz. Bei einem Druck zwischen 1 Pa und 100 Pa liegt die freie Weglänge der Teilchen bei wenigen Millimetern bis Zentimetern.

Es gibt generell drei verschiedene Arten des Trockenätzens, welche auf der folgenden Seite näher beschrieben werden:

  • Physikalisches Trockenätzen: physikalischer Abtrag der Scheibenoberfläche durch beschleunigte Teilchen
  • Chemisches Trockenätzen: Reaktion zwischen Gas und Scheibenoberfläche
  • Chemisch physikalisches Trockenätzen: physikalisches Ätzen mit chemischen Anteil
Ø 4,78 Loader