Plasmaätzer für die trockene Ätzung von dielektischen und Halbleiterschichten.
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Crystec Technology Trading GmbH
Anlagen für die Halbleiter- und LCD-Industrie

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Plasmaätzer

Für den Aufbau integrierter Schaltkreise ist es nötig zahlreiche Schichten zu strukturieren. Dies kann mit in wässriger Lösung, also nass mit einem Nassätzer oder trocken mit einem Plasmaätzer oder Trockenätzer erfolgen. Das Plasma-Ätzen von Dielektrika, Halbleitern und Metallen ist heutzutage der Stand der Technik. Vor der Ätzung wird ein Fotolack auf der Oberfläche abgeschieden, durch eine Maske belichtet und entwickelt. Dann wird die Trockenätzung durchgeführt und so eine strukturierte Ätzung erhalten. Nach Beendigung des Ätzprozesses muss der verbleibene Photolack wieder entfernt werden. Das wird auch in einem speziellem Plasmaätzer durchgeführt, dem sogenannten Verascher.

Für den Ätzprozess wird ein reaktives Gas bei Unterdruck durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung von 13,56 MHz angeregt, wobei es zur Bildung von reaktiven Ionen und Radikalen kommt. Wenn die Ionen auf die Probe beschleunigt werden kommt es zur anisotropen Ätzung während die Reaktion von Radikalen mit dem Oberflächenmaterial zur isotropen Ätzung führt.

Für die Plasmaätzung von Silicium, Dielektrika und Metallen wird meist Chlor- und Fluorchemie eingesetzt. Sauerstoff findet Verwendung für die Ätzung von Polymeren. Für das Ätzen von Verbindungshalbleitern wie GaAs oder AlGaAs wir auch häufig Chlorchemie verwendet. Insbesondere für Indium-haltige Verbindungshalbleiter kommt auch Methan CH4 zum Einsatz.

Die Trockenätzung ermöglicht eine reproduzierbare, gleichmäßige Abtragung von allen Materialien die in der Silicium und III-V-Halbleitertechnologie Verwendung finden.

Polyimid. Es gibt heutzutage viele verschiedene Arten von Polyimid auf dem Markt. Sie haben unterschiedliche Aushärteeigenschaften, Feststoffgehalte, etc. Alle Arten sind jedoch Kohlenwasserstoffe und lassen sich gut mit Sauerstoffplasma ätzen. Die chemische Reaktion ist eine einfache Oxidation der organischen Verbindungen unter Bildung von CO und Wasser. Sehr wichtig bei der Entfernung von Polyimid ist die Temperaturkontrolle und die Vermeidung von Überhitzung, bei der es zur Verkohlung kommen kann. Es verbleiben dann grasartige Rückstände die sich nicht mehr entfernen lassen. Möglichst niedriger Ionenbeschuss und niedrige Plasmaenergie sowie eine "Spülung" der Probe mit Plasma oder aber auch der Einsatz eines Hybridreaktors helfen solche Probleme zu vermeiden.

Siliciumnitrid. Aus Siliciumnitrid wird üblicherweise die letzte Passivierungsschicht eines IC gefertigt. Es läßt sich gut mit Plasma ätzen, in dem viel freies Fluor vorliegt (wie beispielsweise als SF6/O2 oder als CF4/O2. Der Einsatz von SF6 führt normalerweise zu einer relativ isotropen Ätzung. Dies kann für die Ätzung von Siliciumnitrid ein Vorteil sein, da Seitenwände in der Umgebung von Metallen entfernt werden. Während des Prozesses werden SiF4, SF2 und Stickstoff gebildet.

Siliciumdioxid. Verschiedene Arten von Siliciumdioxid werden heute verwendet. Sie werden alle mit der gleichen Chemie unter Verwendung von CF4 geätzt, wobei jedoch die Rezepte und Ätzraten variiert werden. Typischerweise läßt sich hochdotiertes Oxid schneller und kohlenstoffhaltiges Material schlechter ätzen. Während des Prozesses werden SiF4 und CO gebildet. Die Ätzung von Siliciumdioxid ist eigentlich immer anisotrop aufgrund der Tatsache, dass die starke chemische Bindungen zwischen Silicium und Sauerstoff nur durch Ionenbeschuss gebrochen werden kann.

Aluminium (und andere Metalle). Das reine Aluminium selbst läßt sich gut mit Cl2 Plasma ätzen. Jedoch ist Aluminium immer von einer dünnen Oxidschicht bedeckt, die von reinem Cl2 nicht angegrifffen wird. Um dennoch eine gute Ätzung zu erhalten fügt man dem Gas etwas BCl3 hinzu, wodurch die Oberfläche leicht gesputtert und damit die dünne Oxidschicht leichter entfernt wird. Bei der Ätzung von Aluminium ist insbesondere eine Kontamination mit Wasser zu vermeiden. Aus diesem Grund und zum Schutz der Gesundheit des Bedienpersonals wird für diesen Prozess eine Beladeschleuse empfohlen.

Silicium. Poly-Silicium aber auch monokristallines Silicium können anisotrop und isotrop mit Chlorgas oder mit Fluorchemie geätzt werden. Die Ätzung ist sehr selektiv gegenüber Oxid. Während der Ätzung entstehen flüchtige Siliciumhalogenide.

Verbindungshalbleiter. Für Verbindungshalbleiter wie GaAs oder AlGaAs werden häufig einfaches Cl2, manchmal auch gemischt mit Argon genutzt. In einigen Fällen wird BCl3 hinzugefügt um den Anisotropiegrad der Ätzung zu erhöhen. Auch SiCl4 kann für die Ätzung solcher Materialien eingesetzt werden. Dabei werden stets die flüchtigen Chloride wie GaCl3 oder AlCl3 oder AsCl3 gebildet.

Indium-haltige Verbindungshalbleiter Da Indiumhalogenide nicht sehr gut flüchtig sind wird für diese Verbindungen gerne Methan als Ätzgas genutzt, wobei sich flüchtiges Trimethylindium bildet. Diese Reaktion findet auch mit anderen III-V-Materialien statt. Ein Problem dabei ist allerdings die Bildung von Polymeren auf der Waferoberfläche. Das Problem kann durch die Beimischung von Wasserstoff vermieden oder reduziert werden. Auch der Zusatz von Argon kann bei der Verzögerung von Polymerabscheidungen hilfreich sein.

Plasmaätzanlagen

Die Maschinen sind in der Standardversion als RIE reaktiver Ionenätzer oder mit ICP induktiv gekoppeltem Plasma oder in der Triodenkonfiguration verfügbar.

Plasmaätzer

SNTEK fertigt diverse Versionen seiner Plasmaätzanlagen für viele Anwendungen in Produkt und Forschung, sowohl mit manueller Beladung wie auch automatische Systeme. Die Anlagen werden eingesetzt für die Herstellung von Silicium- und III/V-Halbleitern, MEMS-Bauteilen, Solarzellen, LEDs, OLEDs und LCDs.

Etching System Etching System Etching System Etching System
Application : Semi & Solar
Substrate : ~ 200 sqmm
Type : RIE or ICP-RIE
Loading : Auto Arm
Application : LED
Substrate : 2" X 32 ea
Type : ICP-RIE
Loading : Auto Arm
Application : LED
Substrate : 2" X 32 ea
Type : ICP-RIE
Loading : Auto Arm
Application : Semi & Solar
Substrate Ordner
Type : ICP-RIE
Loading : Auto Arm

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