Ätzprozesse
- Nassätzen, wo das Material aufgelöst wird, wenn sie in einer chemischen Lösung getaucht
- Trockenätzen, wo das Material zerstäubt wird oder gelöst unter Verwendung von reaktiven Ionen oder eine Dampfphase-Ätzmittel
Im Folgenden werden wir die beliebtesten Technologien für Nass- und Trockenätzen kurz besprechen.
Nassätzanlagen
Dies ist die einfachste Ätztechnik. Alles was es braucht ist ein Behälter mit einer flüssigen Lösung, die das Material in Frage auflösen. Leider, denn es gibt Komplikationen in der Regel eine Maske selektiv gewünscht wird, um das Material zu ätzen. Man muss eine Maske finden, die sich nicht auflösen oder zumindest ätzt viel langsamer als das Material strukturiert werden. Zweitens weisen einige Einkristall-Materialien, wie Silizium, das anisotrope Ätzen in bestimmten Chemikalien. Anisotropes Ätzen im Gegensatz zu isotropen Ätzmittel verschiedene Ätzraten in verschiedenen Richtungen in dem Material. Das klassische Beispiel ist die Kristallebene Seitenwände, die angezeigt werden, wenn in einem chemischen, wie Kaliumhydroxid (KOH), ein Loch in einem Siliziumwafer zu ätzen. Das Ergebnis ist ein pyramidenförmiges Loch anstelle ein Loch mit abgerundeten Seitenwänden mit einem isotropen Ätzmittel. Das Prinzip der anisotropen und isotropen Nassätzen ist in der Figur unten dargestellt.
Wenn ich will Nassätzen benutzen?
Dies ist eine einfache Technik, die guten Ergebnisse geben, wenn Sie die Kombination von Ätzmittel und Maskenmaterial finden Ihre Anwendung. Nassätzanlagen funktioniert sehr gut für das Ätzen von dünnen Schichten auf Substraten, und kann auch verwendet werden, das Substrat selbst zu ätzen. Das Problem mit dem Substrat Ätzen isotrop ist, dass Prozesse Unterätzen der Maskenschicht durch den gleichen Abstand wie die Ätztiefe verursacht. Anisotrope Prozesse erlauben das Ätzen auf bestimmte Kristallebenen in dem Substrat zu stoppen, führen jedoch immer noch in einem Raumverlust, da diese Ebene nicht an die Oberfläche vertikal sein können, wenn Löcher oder Hohlräume zu ätzen. Wenn dies eine Einschränkung für Sie ist, sollten Sie stattdessen Trockenätzen des Substrats in Betracht ziehen. Beachten Sie jedoch, dass die Kosten pro Wafer 1-2 Größenordnungen höher sein wird, um das Trockenätzen durchführen
Abbildung 1: Differenz zwischen isotropen und anisotropen Nassätzen.
Trockenätzen
Die trockene Ätztechnik kann in drei getrennten Klassen genannt reaktives Ionenätzen (RIE), Sputterätzen und Dampfphasenätzen aufzuspalten.
In RIE wird das Substrat in einem Reaktor, in dem mehrere Gase eingeleitet werden, platziert. eine RF-Energiequelle verwendet wird, brechen die Gasmoleküle in Ionen wird ein Plasma in dem Gasgemisch schlug. Die Ionen werden beschleunigt in Richtung und reagieren an der Oberfläche des Materials, das geätzt wird, ein anderes gasförmiges Material zu bilden. Dies wird als der chemischen Teil von reaktiven Ionenätzen bekannt. Es gibt auch einen physischen Teil, der in der Natur der Sputter-Abscheidungsverfahren ähnlich ist. Wenn die Ionen hoch genug Energie haben, können sie Atome aus dem Material schlagen, ohne eine chemische Reaktion geätzt werden. Es ist eine sehr komplexe Aufgabe Trockenätzverfahren chemische und physikalische Ätzen, dieses Gleichgewicht zu entwickeln, da es viele Parameter einzustellen. Durch die Veränderung der Balance ist es möglich, die Anisotropie der Ätzung zu beeinflussen, da der chemische Teil isotrop ist und der physikalische Teil anisotropen hoch die Kombination Seitenwände bilden kann, die Formen von gerundet auf vertikales haben. Eine schematische Darstellung eines typischen reaktiven Ionenätzen System ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Sputter-Ätzen ist RIE wesentlichen ohne reaktive Ionen. Die verwendeten Systeme sind sehr ähnlich im Prinzip Abscheidungssysteme Sputtern. Der große Unterschied ist, daß das Substrat nun den Ionenbeschuß ausgesetzt ist, anstelle des Materialtargets in Sputterabscheidung verwendet.
Dampfphasen-Ätzen ist ein weiteres Trockenätzverfahren, die mit einfacher Ausrüstung durchgeführt werden können als das, was RIE erfordert. In diesem Verfahren wird die Wafer geätzt werden im Innern einer Kammer angeordnet, in dem ein oder mehr Gase eingeleitet werden. Das Material wird an der Oberfläche in einer chemischen Reaktion mit den Gasmolekülen gelöst geätzt. Die beiden häufigsten Dampfphasenätzen Technologien sind Siliciumdioxid Ätzen unter Verwendung von Fluorwasserstoff (HF) und Silizium-Ätzen unter Verwendung von Xenon-Difluorid (XeF 2), welche beide in der Natur isotrop sind. Normalerweise muss bei der Auslegung eines Dampfphasenverfahrens genommen werden, um nicht über Nebenprodukte in der chemischen Reaktion bilden, die auf der Oberfläche kondensieren und stören den Ätzprozess.
Wenn ich will Trockenätzen benutzen?
Abbildung 2: Typische Parallelplatten-reaktive Ionenätzen System.