Warum verbiegen sich Seitenwände beim Trockenätzen?

Ungleichmäßigkeit des Ionenbeschusses

TrockenRadierungist in der Regel ein Prozess, der physikalische und chemische Effekte kombiniert, wobei der Ionenbeschuss eine wichtige physikalische Ätzmethode ist. Während derÄtzprozess, der Einfallswinkel und die Energieverteilung der Ionen können ungleichmäßig sein.

Wenn der Ioneneinfallswinkel an verschiedenen Stellen der Seitenwand unterschiedlich ist, ist auch die Ätzwirkung der Ionen auf die Seitenwand unterschiedlich. In Bereichen mit größerem Ioneneinfallswinkel ist die Ätzwirkung der Ionen auf die Seitenwand stärker, was zu einer stärkeren Ätzung der Seitenwand und damit zu einer Verbiegung führt. Auch die ungleichmäßige Verteilung der Ionenenergie führt zu ähnlichen Effekten. Ionen mit höherer Energie können Material effektiver entfernen, was zu inkonsistenten Ergebnissen führt.RadierungGrad der Seitenwand an verschiedenen Positionen, was wiederum dazu führt, dass sich die Seitenwand verbiegt.

Der Einfluss von Fotolack

Fotolack dient beim Trockenätzen als Maske und schützt Bereiche, die nicht geätzt werden müssen. Allerdings wird der Fotolack während des Ätzprozesses auch durch Plasmabeschuss und chemische Reaktionen beeinflusst, wodurch sich seine Leistungsfähigkeit verändern kann.

Ist die Dicke des Fotolacks ungleichmäßig, der Verbrauch während des Ätzprozesses inkonsistent oder die Haftung zwischen Fotolack und Substrat an verschiedenen Stellen unterschiedlich, kann dies zu einem ungleichmäßigen Schutz der Seitenwände während des Ätzprozesses führen. Beispielsweise können Bereiche mit dünnerem Fotolack oder geringerer Haftung das darunterliegende Material leichter ätzen, was zu einer Verbiegung der Seitenwände an diesen Stellen führen kann.

Unterschiede in den Eigenschaften des Substratmaterials

Das geätzte Substratmaterial selbst kann unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, beispielsweise unterschiedliche Kristallorientierungen und Dotierungskonzentrationen in verschiedenen Bereichen. Diese Unterschiede wirken sich auf die Ätzrate und die Ätzselektivität aus.
Beispielsweise ist in kristallinem Silizium die Anordnung der Siliziumatome in verschiedenen Kristallorientierungen unterschiedlich, und auch ihre Reaktivität und Ätzrate mit dem Ätzgas sind unterschiedlich. Während des Ätzprozesses führen die unterschiedlichen Ätzraten, die durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften verursacht werden, dazu, dass die Ätztiefe der Seitenwände an verschiedenen Stellen inkonsistent ist, was letztendlich zu einer Seitenwandverbiegung führt.

Ausrüstungsbezogene Faktoren

Auch die Leistung und der Zustand der Ätzanlage haben einen wichtigen Einfluss auf die Ätzergebnisse. So können beispielsweise Probleme wie eine ungleichmäßige Plasmaverteilung in der Reaktionskammer und ein ungleichmäßiger Elektrodenverschleiß zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Parametern wie Ionendichte und -energie auf der Waferoberfläche während des Ätzens führen.

Darüber hinaus können eine ungleichmäßige Temperaturregelung der Geräte und leichte Schwankungen im Gasfluss die Gleichmäßigkeit des Ätzens beeinträchtigen und zu einer Biegung der Seitenwände führen.