5.2 Modellierung von Ätzprozessen



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5.2 Modellierung von Ätzprozessen

 

Ziel der Modellierung ist die Berechnung einer resultierenden Ätzrate am betrachteten Oberflächenpunkt, wobei nach Möglichkeit alle wesentlichen am jeweiligen Prozeß beteiligten Ätzmechanismen berücksichtigt werden sollen. Ein möglicher Ansatz ist, jedem Ätzmechanismus aufgrund vorliegender physikalischer Verhältnisse eine entsprechende Teilrate zuzuordnen und anschließend diese Teilraten vektoriell zu einer Gesamtrate zu addieren [Old80], [Taz89], [Sch92a]. Dieser Ansatz erscheint sehr sinnvoll, da bei den heute industriell eingesetzten Ätzverfahren eine Vielzahl unterschiedlichster Ätzmechanismen beteiligt sind und man dadurch die Möglichkeit hat, für ein bestimmtes Verfahren nur jene Teilkomponenten auszuwählen, die für diesen Prozeß von Bedeutung sind. Als Alternative zu den makroskopischen Ätzratenmodellen kann man auch daran denken, ballistische Methoden in Verbindung mit einem zellulären Automaten für die Simulation von Ätzprozessen einzusetzen [Pel90a], [Pel91].

Ganz allgemein läßt sich für jeden Ätzprozeß die resultierende Ätzwirkung an einem Oberflächenpunkt durch eine isotrope und eine anisotrope Ätzreaktion darstellen. Die isotrope Reaktion beschreibt eine chemische Ätzreaktion, die entweder von einem chemischen Naßätzprozeß oder von einem reaktiven Gas eines dissozierten Plasmas herrührt. Für die reaktiven Neutralteichen dieses Plasmas ist eine kleine mittlere freie Weglänge im Vergleich zu den Bauteilabmessungen vorausgesetzt, sodaß sich diese durch unzählige Stöße praktisch rein zufällig bewegen. Die anisotrope Ätzreaktion ist chemischer oder physikalischer Natur. Sie wird durch einfallende Teilchen eines Trockenätzprozesses verursacht, deren mittlere freie Weglänge groß gegenüber den Bauteilabmessungen ist, sodaß die Flußverteilungen dieser Teilchen für die Ätzwirkung berücksichtigt werden müssen.

Ein Ätzratenbeitrag, hervorgerufen durch eine isotrope oder anisotrope Ätzreaktion läßt sich folgendermaßen darstellen:

beschreibt die Winkelverteilung einfallender Teilchen, kennzeichnet die hervorgerufene Oberflächenreaktion in entgegengesetzter Richtung zum Oberflächennormalvektor (Abbildung 5.4). beschreibt den sichtbaren Bereich des Oberflächenpunktes, ist die Primärätzrate des zu ätzenden Materials, gemessen an der flachen unschattierten Halbleiterscheibe, sodaß das Produkt von und die entsprechende Reaktionsgeschwindigkeit am betrachteten Oberflächenpunkt darstellt.

  
Abbildung 5.4: Der Ätzratenbeitrag am betrachteten Oberflächenpunkt.

Die folgenden Abschnitte beschreiben die Berechnung einzelner, den physikalischen oder chemischen Ätzmechanismen entsprechender Ätzratenkomponenten, die einen Beitrag zur resultierenden Oberflächengeschwindigkeit leisten.





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