Reaktives Ionenätzen

RIE   |   Plasma Verascher

In einem reaktiven Ionenätzprozess werden Prozessgase in einem Plasma zwischen zwei Elektroden - hier die Kammerwände und der Probenteller - in freie Elektronen, Ionen und Radikale zersetzt. Aufgrund ihrer geringen Masse können Elektronen dem elektrischen Wechselfeld des Plasmagenerators problemlos folgen und treffen sowohl auf Kammerwände als auch Probenteller. An den geerdeten Wänden können die Elektronen abfließen. Auf dem induktiv angesteuerten Probenteller baut sich hingegen eine Ladung auf, welche zu einer negativen Self-Bias-Spannung führt. In diesem elektrischen Feld werden Ionen auf das Substrat beschleunigt und führen zu einen physikalischen Sputterabtrag. Die senkrecht zum Substrat beschleunigten Ionen tragen stark zur anisotropen Komponente des Ätzprozesses bei. Ladungsneutrale Radikale sind für die chemische und isotrope Komponente des Ätzprozesses verantwortlich.

Durch präzises Einstellen des Ätzprozesses können die Seitenwände gegenüber chemischem Abtrag passiviert werden, während der Boden einer zu ätzenden Struktur durch den ionenbasierten Sputterabtrag von der passivierenden Schicht befreit bleibt.

Werden passivierende Effekte durch Polymerabscheidung oder Oxidation vermieden (z.B. keine kohlenstoffhaltige Prozessgase) finden in der RIE nahezu ausschließlich isotrope chemische Ätzprozesse statt. Diese sind wesentlich effektiver und ermöglichen deutlich höhere Ätzraten als anisotrope Prozesse. Mittels isotroper Ätzprozesse ist auch das Unterätzen von maskierten Bereichen möglich, womit freistehende Strukturen realisiert werden können.

Oxford Plasmalab 80 Plus

Unser RIE System Plasmalab 80 in Parallelplattenreaktor-Konfiguration ist hauptsächlich für anisotropes Ätzen von Silizium und Siliziumoxid ausgelegt (kein Bosch-Prozess), aber auch dünne Titanschichten (< 1 µm) können anisotrop geätzt werden.

Insbesondere Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titan und Lacke zu Photo-, Imprint, und Ebeam-Lithographie können isotrop geätzt werden.

Als Prozessgase stehen O₂, N₂, Ar, CHF₃, CF₄ und SF₆ zur Verfügung. Die Temperatur des Probenteller kann flexibel von 20 - 400°C eingestellt werden und wird mit Kühlwasser konstant gehalten. Eine Option für Cryo-Ätzen steht nicht zur Verfügung. Der Probenteller ist für Substrate bis 8" geeignet.