Trockenchemische Strukturierung

Ziel von trockenchemischen Prozessen ist die Herstellung von komplexen, hochaufgelösten Mikrostrukturen.

Leistungskatalog

  • Herstellung von Mikrostrukturen aus Silizium, Glas, Metall
  • Selektives Entfernung von dünnen Schichten
  • Reinigung von Oberflächen
  • Aktivierung von Oberflächen für anschliessende nasschemische Prozesse (Ätzen, Galvanik)

Typische Anwendungen

  • Herstellung senkrechter hochaufgelöster Si-Strukturen (Microsysteme, Sensoren, Aktoren,…)
  • Strukturierung von Oxiden, Nitriden und Oxinitriden
  • Strukturtreues Öffnen von Hartmasken
  • Reinigung und Hydrophilisierung vor galvanischen Abscheidungen
  • Veraschen von Photoresist

Beschreibung

Beim plasmabasierten Trockenätzen erfolgt der Ätzabtrag der Oberflächenatome durch eine chemische Reaktion mit angeregten Gasteilchen, den Beschuss mit Ionen (z.B. Ar+) oder einer Kombination von beiden.

Beim physikalischen Trockenätzen erfolgt der Materialabtrag allein durch den Beschuss der Oberfläche mit Ionen. Der Beschuss führt zum Zerstäuben des Substratmaterials. Rein physikalische Ätzprozesse haben den Nachteil, dass sie geringeren Ätzraten aufweisen und nicht sehr materialspezifisch sind (z.B. Sputterätzen).

Bei den chemischen Trockenätzverfahren beruht der Abtrag auf einem rein chemischen, meist plasmaaktivierten Reaktionsmechanismus. Voraussetzung ist die Entstehung einer flüchtigen Verbindung als Produkt der chemischen Reaktion zwischen Oberflächenatom und angeregtem Gasteilchen (Radikal). Bei gleichmässiger Zufuhr von Ätzgasen sind diese Verfahren isotrop und, je nach Materialkombination und Prozessgasen, auch hochselektiv. Eine typische Anwendung ist das Entfernen von Photoresist durch ein Sauerstoffplasma.

Die Kombination nennt man physikalisch-chemische Trockenätzverfahren. Sie besitzen die grösste Bedeutung in der heutigen Herstellung von integrierten Schaltungen und mikromechanischen Bauteilen. Mit dem sogenannten Boschprozess (auch DRIE, ASE oder Gas-Chopping genannt) ist man heute in der Lage, sehr feine und auch sehr tiefe Strukturen materialspezifisch herzustellen.

Prozessbeispiele

  • Fast Si Etch 1
  • Fast Si Etch 2
  • Slow Si Etch 90°
  • Amorphous Si Etch

Schneller Silizium-Ätzprozess mit leicht öffnendem Profil. Geeignet für tiefe Ätzungen

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Fast Si Etch 2

Schneller Silizium-Ätzprozess, Alternative zu Fast Si Etch 1, geeignet für tiefe Ätzungen

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Silizium-Ätzprozess mit kleiner Ätzrate dafür nahezu 90° Flankenwinkel. Geeignet für Ätzungen mit geringer Tiefe (bis 100 μm) wo senkrechte Seitenwände gefordert sind. Ebenfalls geeignet für SOI-Prozesse.

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Strukturieren von amorphem Silizium, geeignet für dünne Schichten (bis zu 1 μm) von amorphem oder polykristallinem Silizium

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