Die beim Reaktiven Ionenätzen oder Ionenstrahlätzen im elektrischen Feld
beschleunigten hochenergetischen Ionen können beim Auftreffen auf die
Oberfläche durch Impulsübertrag Material entfernen. Dieser
physikalische Ätzmechanismus, auch Sputter-Ätzen genannt, ist stark von
der lokalen Oberflächenorientierung abhängig. Der Sputterertrag
definiert die Anzahl der herausgeschlagenen Atome, bezogen auf ein
einfallendes Ion. Abbildung 5.5 zeigt die typische
Winkelabhängigkeit des normierten Sputterertrages, wobei 
den Winkel zwischen Einfallsrichtung und Oberflächennormalen beschreibt.
Abbildung 5.5: Der typische Verlauf des Sputterertrages.
Für die Modellierung der Ätzrate läßt sich die in Abbildung 5.5 dargestellte Sputterertragskurve durch eine Summe von Cosinusfunktionen unterschiedlicher Potenz approximieren [Old80]:
Verwendet man zum Beispiel:
so erhält man mit den Koeffizienten aus Tabelle 5.1 [Ele91] die in Abbildung 5.6 dargestellten Sputterertragskurven für die angegebenen Materialien.
Tabelle 5.1: Koeffizienten für die Sputterertragsfunktion.
Abbildung: Sputterertragsfunktionen für 
, 
und 
.
Der hervorgerufene Ätzabtrag an einer flachen unschattierten Materialoberfläche kann durch
beschrieben werden, wobei 
die Anzahl der pro Zeit- und
Flächeneinheit einfallenden Ionen angibt, 
beschreibt die Anzahl der
Atome des zu ätzenden Materials pro Volumseinheit, und 
kennzeichnet die
verwendete Ätzzeit.
Unter der Annahme, daß für alle ankommenden Ionen eine einzige
Einfallsrichtung 
gilt, ergibt sich für
die Ätzrate, beschrieben in negativer Richtung zum Normalvektor am
betrachteten Oberflächenpunkt:
Die mittlere freie Weglänge der betrachteten Ionen ist dabei groß im Vergleich zu den Bauteilabmessungen. Untersuchungen am Ionentransport haben gezeigt, daß es vor allem beim Reaktiven Ionenätzen durch Kollisionen im Plasma zu Verteilungsfunktionen kommt, die unter Umständen stark von der bisher vorausgesetzten Deltafunktion abweichen. Monte-Carlo-Simulationen ergaben, daß die Winkelverteilung der einfallenden Ionen hinreichend genau durch eine Gaußfunktion mit kleiner Standardabweichung beschrieben werden kann [UF89], [McV94].
Der Ätzrate hervorgerufen durch direkt einfallende Ionen ergibt sich damit unter Berücksichtigung dieser Verteilungsfunktion zu:
kennzeichnet die Standardabweichung der Verteilungsfunktion der
Ionen, 
normiert diese Funktion, sodaß 
die Ätzrate der
flachen unschattierten Materialoberfläche
darstellt. 
beschreibt die normierte Sputterertragsfunktion
des zu ätzenden Materials.