Atzverfahren für die Mikrotechnik

Transkript

1 Michael Köhler Atzverfahren für die Mikrotechnik WILEY-VCH Weinheim New York Chichester Brisbane Singapore Toronto

2 Inhalt Vorwort Inhaltsverzeichnis Symbole und Formelzeichen Abkürzungen V VII XI XV 1 Einführung 1 2 Besonderheiten mikrotechnischer Ätzverfahren Ätzen als formgebendes Verfahren Grenzen additiver mikrotechnischer Strukturerzeugung Subtraktive Strukturerzeugung Ätzrate und Selektivität Ätzrate und Zeitbedarf Der Ätzvorgang Transportprozesse Prozeßgeschwindigkeiten Isotropes und anisotropes Ätzen Flankengeometrie und Kantenrauhigkeit Abweichung von der idealen Geometrie Flankengeometrie beim isotropen Ätzen Herstellung flacher Flankenwinkel durch isotropes Ätzen Flankengeometrie beim anisotropen Ätzen Einstellung der Flankengeometrie durch partiell anisotropes Ätzen Maßhaltigkeit Monitoring von Ätzprozessen 29 3 Naßätzverfahren Abtrag an der Grenzfläche fest-flüssig 33

3 VIII Inhalt 3.2 Vorbereitung der Oberfläche Oberflächenbeschaffenheit Reinigung Digitales Ätzen Ätzen von dielektrischen Materialien Naßätzen durch physikalische Auflösung Naßchemisches Ätzen von Nichtmetallen Ätzen von Metallen und Halbleitern Außenstromloses Ätzen Selektivität beim außenstromlosen Ätzen Ätzen von Mehrschichtsystemen unter Bildung von Lokalelementen Geometrieabhängige Ätzraten Geometrieabhängige Passivierung Elektrochemisches Ätzen Photochemisches Naßätzen Photoelektrochemisches Ätzen (Photoelectrochemical Etching, PEC) Kristallografisches Ätzen Naßchemischer Materialabtrag an Einkristalloberflächen Anisotropes Ätzen von einkristallinen Metallen Anisotropes Ätzen von Silizium Anisotropes Elektrochemisches und photoelektrochemisches Ätzen Poröses Silizium Anisotropes Ätzen von Verbindungshalbleitern Herstellung freitragender Mikrostrukturen Oberflächenmikromechanik Substrat-Mikromechanik ( Biük-Mikromechanik") Poröses Silizium als Opferschichtmaterial Trockenätzverfahren Abtrag an der Grenzfläche fest-gasförmig Plasmafreies chemisches Ätzen in der Gasphase Plasmafreies Trockenätzen mit reaktiven Gasen Photogestütztes Trockenätzen mit reaktiven Gasen Direktschreibende Mikrostrukturierung durch Laserscanning-Ätzen Elektronenstrahlgestütztes Dampf ätzen Plasma-Ätzverfahren Materialabtrag durch Reaktionen mit Plasmaspezies Plasmaerzeugung Plasmaätzen im Rohrreaktor 145

4 Inhalt IX Plasmaätzen im Downstream-Reaktor Plasmaätzen im Pianarreaktor Magnetfeldgestütztes Plasmaätzen Plasmaätzen bei niedrigem Druck und hoher Ionendichte Ausbildung der Ätzstrukturen beim Plasmaätzen Geometrie-Einfluß auf das Plasmaätzen Plasma-Jet-Ätzen (Plasma Jet Etching; PJE) Anwendungen des Plasmaätzens Ätzen mit energetischen Teilchen Sputterätzen Reaktives Ionenätzen (Reactive Ion Etching; RIE) Magnetrongestütztes Reaktives Ionenätzen (Magnetic Field Enhanced Reactive Ion Etching; MERIE) lonenstrahlätzen (Ion Beam Etching; IBE) Reaktives lonenstrahlätzen (Reactive Ion Beam Etching; RIBE) Magnetfeldgestütztes reaktives lonenstrahlätzen (Magnetic Field Enhanced Reactive Ion Beam Etching; MERIBE) Chemisch unterstütztes lonenstrahlätzen (Chemical Assisted Ion Beam Etching; CAIBE) Reaktives Ätzen mit Anregung aus mehreren Quellen Elektronenstrahlgestütztes reaktives Ätzen (Electron Beam supported Reactive Etching; EBRE) Reaktives Ätzen mit fokussierten Ionenstrahlen (Focused Ion Beam Etching; FIB) Nanoteilchen-Strahlätzen (Nano-particle Beam Etching; NPBE) Ausbildung der Strukturflanken-Geometrie beim lonenstrahlätzen Materialschäden beim Ätzen mit energetischen Teilchen Anwendung der Ätzverfahren mit energetischen Teilchen Mikroformgebung durch Ätzen von lokal verändertem Material Prinzip der Formgebung durch lokale Material Veränderung Anorganische Resists Ätzen von photostrukturierbaren Gläsern Ätzen von Photoschädigungszonen Ätzen von Ionenstrahlschädigungszonen Teilchenspurätzen Ausgewählte Vorschriften Erläuterung zur Vorschriftensammlung 207

5 X Inhalt 6.2 Vorschriftensammlung 209 Ag Al Al(Ti) (Al,Ga)As (Al,Ga)P (Al,Ga,In)P (Al,In)As AlInN (Al,In)P A1N A AsSG (Arsenosilikatglas) Au Bi BSG (Borosilikatglas) С (amorph) С (Diamant) (C,H,(0,N))-Polymere CdS CdTe (Co.Cr) (Co,Nb,Zr) Co 2 Si Cr Cu Fe (Fe.C) (Fe,Ni) GaAs (Ga,In)As (Ga,In)P GaN GaP GaSb Ge Ge 2 Si Hf HgTe InAs (In,Ga)N InN InP InSb In 2 Te 3 (In,Sn) (In,Sn)0 (ITO, Indium-Zinn-Oxid) KTiOP0 4 (KTP) LiA10 2 LiGa0 2 LiNb0 3 Mg Mo MoSi 2 Nb NbN Ni (Ni,Cr) Pb PbS (Pb,La,Zr)Ti0 3 (PLZT) (Pb,Zr)Ti0 3 (PZT) Pd PSG (Phosphosilikatglas) Pt Ru0 2 Sb Si SiC Si 3 N 4 SiO z Si x O y N 2 Sn Sn0 2 Та TaN Ta 2 O s TaSi 2 (Ta,Si)N Те Ti TiN Ti0 2 V W W0 3 WSi 2 (Y,Ba)Cu0 2 (YBCO) Zn ZnO ZnS ZnSe Literatur. Register