Halbleitertechnologie von A bis Z

In der Halbleiterfertigung müssen verschiedenste Schichten geätzt werden. Sei es zur ganzflächigen Entfernung oder zum Übertragen eines strukturierten Fotolackfilms in eine darunter liegende Schicht. Dabei lässt sich die Ätztechnik in das nasschemische Ätzen und das Trockenätzen unterteilen. Darüber hinaus unterscheidet man zwischen isotropen und anisotropen Prozessen, sowie dem chemischen und dem physikalischen Charakter des Ätzprozesses.

Bei einem isotropen Ätzprozess geschieht die Ätzung in alle Richtungen. So werden Schichten nicht nur in ihrer Dicke abgetragen, sondern auch in ihrer lateralen Ausdehnung. Bei anisotropen Ätzungen wird die Schicht nur in einer Richtung abgetragen. Je nach Prozess kann ein isotroper oder ein anisotroper Ätzvorgang erwünscht sein.

Ein wichtiger Parameter der Ätzprozesse ist die Selektivität. Diese gibt das Abtragsverhältnis zweier Schichten an. Ist die Selektivität 2:1, so wird die eine Schicht doppelt so schnell durch den Ätzprozess entfernt wie die andere.

Die im Folgenden beschriebene Nasschemie wird jedoch nicht allein zum Ätzen von Schichten verwendet, sondern kommt auch bei anderen Prozessen zum Einsatz:

• Nassätzen: zum ganzflächigen Entfernen von dotierten und undotierten Oxidschichten
• Scheibenreinigung
• Lackentfernen
• Rückseitenbehandlung: Entfernen von Schichten die bei Ofenprozessen auf den Scheibenrückseiten entstanden sind
• Polymerentfernung: Entfernung von Nebenprodukten die beim Plasmaätzen entstehen und sich auf den Scheiben festsetzen
• Kantenentschichtung: gezieltes Entfernen von Schichten am äußersten Rand der Scheibe, wo sie später abplatzen und Partikel erzeugen würden

Auf Grund des meist isotropen Ätzprofils wird das Nassätzen kaum zur Strukturierung verwendet. Eine Ausnahme ist hier die Mikromechanik. Auf Grund der Gitterstruktur von Siliciumeinkristallen können mit nasschemischen Ätzlösungen definierte Strukturen erzeugt werden, welche bspw. Flankenwinkel von 90° oder 54,74° besitzen.

Aus dem Verlust der Strukturierungsaufgabe folgt allerdings nicht, dass die Nasschemie an Bedeutung verloren hätte – im Gegenteil. Je kleiner die Strukturen wurden, desto mehr Prozessschritte kamen hinzu und desto empfindlicher reagiert das Bauelement auf Verunreinigungen. Ein moderner Fertigungsablauf enthält mehr nasschemische Schritte als je zuvor, nur sind es überwiegend Reinigungs-, Abtrags- und Vorbehandlungsschritte statt Strukturierungen. Gleichzeitig hat sich die Anlagentechnik von der Charge zur Einzelscheibenbearbeitung verschoben.