4.1 Naß- und Trockenätzverfahren



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4.1 Naß- und Trockenätzverfahren

Die angewandten Ätzverfahren übertragen lithographisch erzeugte Maskenmuster in die darunterliegende Materialschicht, oder entfernen Materialschichten ganzflächig. Dies geschieht in der Regel mit naßchemischen oder trockenen, plasmaunterstützten Ätzverfahren. Andere Methoden, wie die Abhebetechnik, sind auf wenige Anwendungen begrenzt geblieben.

Die industriellen naßchemischen Ätzverfahren sind im allgemeinen in ihrer Ätzwirkung richtungsunabhängig, also isotrop. Das Maskenmaß wird dabei um den Betrag der Unterätzung in Abhängigkeit von der geätzten Schichtdicke verringert (Abbildung 4.1 (b)). Sobald diese Unterätzung in die Größenordnung der abzubildenden Strukturen kommt, nimmt die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Strukturübertragung stark ab.

  
Abbildung 4.1: Ätzprofile bei der Strukturübertragung; (a) Initialgeometrie, (b) isotrope Ätzung, (c) anisotrope Ätzung.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden daher meist anisotrope Ätzverfahren eingesetzt. Diese Verfahren zeichen sich durch eine direktionale Ätzwirkung aus. Bei geeigneter Wahl der Prozeßparamter ist die laterale Ätzrate sehr viel kleiner als die vertikale, sodaß die Struktur der Maske nahezu ohne Unterätzung in die darunterliegende Schicht übertragen wird (Abbildung 4.1 (c)).

Die lokale Beschreibung der Direktionalität des Verfahrens geschieht durch Einführen eines sogenannten Anisotropiefaktors:

wobei die horizontale Ätzrate und die vertikale Ätzrate darstellt ( bei isotroper Ätzwirkung, bei ).

Dem Ätzangriff sind neben der zu strukturierenden Schicht auch die Maske sowie nach dem Durchätzen darunterliegende Materialschichten ausgesetzt. Ein Maß für das Verhältnis der Ätzraten zweier Materialien ist die Selektivität :

Die erwünschten Eigenschaften eines Ätzverfahrens für den Einsatz in der industriellen Halbleiterfertigung werden vor allem durch die Abmessungen der zu bearbeitenden Strukturen bestimmt:

-
Strukturübertragung mit geringer Unterätzung,

-
hohe Selektivität zu Maske und Substrat,

-
gute Uniformität (Gleichmäßigkeit der Ätzrate),

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hoher Grad an Reproduzierbarkeit,

-
geringe Kontamination und Schädigung der geätzten Oberfläche,

-
hohe Ätzraten für wirtschaftliche Fertigung.





Martin Stiftinger
Thu Nov 24 17:41:25 MET 1994