Trockenätzen

Ätzen in der Halbleitertechnik

Beim Trockenätzen handelt es sich um einen Ätzprozess, der in gasförmigem Plasma erfolgt. Der Ätzabtrag erfolgt durch Teilchen, die in einem Gasplasma erzeugt wurden.
Das Verfahren wird in der Halbleitertechnik angewandt und dient zur Erzeugung von Leiterbahnen in Wafer aus Silizium. (Wafer: runde Platte aus Silizium, aus denen nach den Ätzvorgängen einzelne Chips oder Prozessoren geschnitten werden)

Physikalisches Ätzen (auch Sputterätzen)

Der Ätzangriff auf das Substrat geht hier von Edelgasionen (z.B. Ar) durch ihre kinetische Energie aus. Es handelt sich dabei um einen rein physikalischen Vorgang, keine chemische Reaktion erfolgt bei diesem Ätzvorgang. Ein Teil der abgesputterten Schicht in unmittelbarer Nachbarschaft lagert sich wieder ab, da beim physikalischen Ätzen kein flüchtiges Produkt entsteht.

Chemisches Ätzen

Bei dieser Methode wird das Plasma vom Wafer ferngehalten, wobei die die Ätzwirkung durch freie Radikale entsteht.
Zwei Voraussetzungen gelten für das gelingen dieses Prozesses: zum einen sollte das Reaktionsprodukt bei Prozessbedingungen flüchtig sein, zum anderen sollte die Lebensdauer eines Radikals lang genug sein, damit es die Wegstrecke vom Plasma zur Ätzschicht überwinden kann.
Der Ätzprozess ist isotrop (richtungsabhängig), da die Ätzwirkung auf den Wafer auf chemischem Wege stattfindet. Die Oberfläche wird dabei nicht geschädigt.

Chemisch-physikalisches Ätzen

Beim chemisch-physikalischen Ätzen wird die chemische Ätzreaktion erst durch die kinetische Energie der auftreffenden Ionen ausgelöst. Aus dem Gasion und dem Schichtmolekül entsteht das flüchtige Ätzprodukt. Der Ätzvorgang ist anisotrop. (richtungsunabhängig)

Beispiel einer Trockenätzung an einem Silizium-Wafer

Die Transistoren für die ersten Computer waren noch so groß, dass man sie noch mit der Hand löten konnte, für die Herstellung der winzigen modernen Schaltkreise muss hingegen anders vorgegangen werden. Die Schaltkreise werden mit dem Verfahren der Fotolithografie  in die Wafer hineingeätzt.
Auf die Oberfläche eines Wafer tragen Techniker zuerst eine dünne, lichtempfindliche Photolack-Schicht auf, die mit Hilfe einer Maske und UV-Licht bestrahlt wird.
Um einen anisotropischen Ätzvorgang in einem reaktiven Plasma in Gang zu bringen, wird ein Wafer auf eine Elektrode gelegt, damit sich auf der Oberfläche ein Potential bilden kann. Zwischen der nun geladenen Oberfläche und der entgegengesetzt geladenen Elektrode findet sich ein ionisiertes, reaktives Gas, das für den Ätzprozess genutzt werden kann. Da sich zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld bildet, treffen die Ionen des Gases nahezu senkrecht auf die Oberfläche des Wafers. An den Stellen, die nicht durch die Photolack-Schicht geschützt werden, wird Material ausgeätzt. Die angeätzten Stellen werden mit Chemikalien behandelt und das ganze Verfahren mehrfach wiederholt, so dass sie die Transistoren wie Häuser aus Bauklötzen Schicht für Schicht zu fertigen Chips aufbauen.

Weiterlesen: Platine Ätzen

3 Kommentare to “Trockenätzen”

  1. Royce sagt:

    I have not heard of a practical dye-based panel so far.They may be lower cost than sicilon, but that doesn’t mean lower cost per watt. They may have 1/10 the cost per area of sicilon, but I think the power output is much, much less than 1/10. If the link you cite is what I think it is, then the panels you make there produce microamps of current. A typical sicilon wafer will give on the order of 5 amps of current (thousands of times more).It’s also poor economy when the dye-based panel wears out in a year, and needs to be replaced.

  2. Julian Kunze sagt:

    Hallo,
    Im Absatz „chemisches Ätzen“ wird isotropie mit richtungsabhängigkeit beschrieben. Außerdem wird im Abschnitt „Chemisch-Physikalisches Ätzen“ wird Anisotropiee mit richtungs_un_abhängigkeit erklärt. Die Erklärung muss jedoch genau umgekehrt sein

    Grüße, Julian

  3. aetzen.de Redaktion sagt:

    Danke Herr Kunze für Ihren Hinweis!

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