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Ätzverfahren: KlassifikationÄtzverfahren: Klassifikation
ÄtzenÄtzen –– ist eine Verfahrensgruppe zur ist eine Verfahrensgruppe zur subtraktivensubtraktiven Strukturerzeugung in dem, von Strukturerzeugung in dem, von einem geschlossen vorhandenen oder abgeschiedenen Funktionsmatereinem geschlossen vorhandenen oder abgeschiedenen Funktionsmaterial, lokal ein ial, lokal ein Teil entfernt wird.Teil entfernt wird.
ÄtzverfahrenÄtzverfahren
NaßätzenNaßätzen TrockenätzenTrockenätzen
AuflösenAuflösen Chemisches Chemisches ÄtzenÄtzen
ElektrochemiElektrochemi--sches Ätzensches Ätzen
PhysikaliPhysikali--sches sches TrokTrok--kenätzenkenätzen
Chemische Chemische TrockenTrocken--ätzenätzen
ChemischChemisch--PhysikaliPhysikali--sches sches TrokTrok--kenätzenkenätzen
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Ätzverfahren: KlassifikationÄtzverfahren: Klassifikation
ÄtzenÄtzen
NaßätzenNaßätzen TrockenätzenTrockenätzen
Stromloses Stromloses elektrocheelektrochemisches misches ÄtzenÄtzen
ElektroElektro--chemisches chemisches ÄtzenÄtzen
FotoelektroFotoelektrochemisches chemisches ÄtzenÄtzen
SputternSputtern
Chemisch unterstütztes IonenstrahlätzenChemisch unterstütztes Ionenstrahlätzen Reaktives IonenstrahlätzenReaktives Ionenstrahlätzen
GasphasenGasphasen--ätzenätzen
IonenätzenIonenätzen
ElektronenElektronen--strahlätzenstrahlätzen
PlasmaPlasma--ätzenätzen
LaserätzenLaserätzen
Reaktives Reaktives IonenätzenIonenätzen IonenstrahlätzenIonenstrahlätzen
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Ätzverfahren: KenngrößenÄtzverfahren: Kenngrößen
(2) (2) AnisotropieAnisotropie
(3) Selektivität(3) Selektivität
(1) Ätzrate(1) Ätzrate
tz
ÄtzzeitÄtztiefe
rΔΔ
==
v
hv
rrr
ÄtzratevertikaleÄtzrateehorizontalÄtzratevertikale
r−
=−
=
2
112 2
1rr
MaterialsdesÄtzrateMaterialsdesÄtzrate
S ==
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: IsotropesIsotropes und und AnisotropesAnisotropes ÄtzenÄtzen
IsotropesIsotropes ÄtzenÄtzen
KristallografischeKristallografische anisotropesanisotropes ÄtzenÄtzen
IsotropesIsotropes Ätzen mit chemischer SelektivitätÄtzen mit chemischer Selektivität
ProzeßinduziertesProzeßinduziertes anisotropesanisotropes ÄtzenÄtzen
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßchemischesNaßchemisches ÄtzenÄtzen
Ätzmechanismus im gesamtstromlosen ÄtzenÄtzmechanismus im gesamtstromlosen Ätzen
Oxidation (Oxidation (AnodischerAnodischer PartialprozeßPartialprozeß):): MMoo + x h+ x h++ ↔↔ MMxx++
(M(Moo ↔↔ MMxx++ + x e+ x e--))
Reduktion (Reduktion (KathodischerKathodischer PartialprozeßPartialprozeß):): RRoo ↔↔ RRxx-- + x h+ x h++
((RRoo + x e+ x e-- ↔↔ RRxx--))
Summe:Summe: MMoo + + RRoo ↔↔ MMxx+ + ++ RRxx--
Komplexbildung mit ungeladenen Komplexbildung mit ungeladenen LigandenLiganden:: M + m Y M + m Y ↔↔ [[MYMYmm]]++ + m e+ m e--
MM++ + m Y + m Y ↔↔ [[MYMYmm]]++
Komplexbildung mit Komplexbildung mit anionischenanionischen LigandenLiganden:: M + n XM + n X-- ↔↔ [[MXMXnn]]-- + (n+ (n--1) e1) e--
Passivierung:Passivierung: MM++ + X+ X-- ↔↔ DD↓↓
NaßätzenNaßätzen
TauchätzenTauchätzen SprühätzenSprühätzen
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßchemischesNaßchemisches ÄtzenÄtzen
Schematische Darstellung von Schematische Darstellung von naßchemischennaßchemischen ÄtzbänkenÄtzbänken
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßchemischesNaßchemisches ÄtzenÄtzen
Siliziumätzrate in Mikrometer pro Minute und OberflächenmorpholoSiliziumätzrate in Mikrometer pro Minute und Oberflächenmorphologie als Funktion gie als Funktion der Zusammensetzung für HFder Zusammensetzung für HF--HNOHNO33--HH22O GemischeO Gemische
IsotropesIsotropes ÄtzenÄtzen
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Schichtabscheidung: AufdampfenSchichtabscheidung: Aufdampfen
IsotropesIsotropes Ätzen: HFÄtzen: HF--HNOHNO33--HH22OO
PrimäroxidantbildungPrimäroxidantbildung:: HH22O O ↔↔ OHOH-- + H+ H++
Lochgeneration:Lochgeneration: HNOHNO22 + HNO+ HNO33 ↔↔ NN22OO44 + H+ H22OONN22OO44 ↔↔ 2 NO2 NO22
22 NN22O O ↔↔ 2 N2 N22OO-- + 2 h+ 2 h++
2 N2 N22OO-- + 2 H+ 2 H++ ↔↔ 2 HNO2 HNO22
Siliziumoxidation:Siliziumoxidation: Si + 2hSi + 2h++ ↔↔ SiSi++
SiSi++ + 2 OH+ 2 OH-- ↔↔ Si(OH)Si(OH)22
Si(OH)Si(OH)22 ↔↔ SiOSiO22 + H+ H22↑↑
Komplexbildung:Komplexbildung: SiOSiO22 + 6 HF + 6 HF ↔↔ HH22SiFSiF66 + 2 H+ 2 H22OO
Summenreaktion:Summenreaktion: Si + HNOSi + HNO33 + 6 HF + 6 HF ↔↔ HH22SiFSiF66 + HNO+ HNO22 + H+ H22O + H2O + H2↑↑
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Abhängigkeit der Ätzrate von der Abhängigkeit der Ätzrate von der Temperatur der Lösung 20%HFTemperatur der Lösung 20%HF--45%HNO45%HNO33--35%CH35%CH33COOHCOOH
Siliziumätzrate als Funktion der Siliziumätzrate als Funktion der KonzentraKonzentra--tiontion von 70% HNOvon 70% HNO33 mit unterschiedlichen mit unterschiedlichen Wasserbeimengungen als ParameterWasserbeimengungen als Parameter
IsotropesIsotropes Ätzen: HFÄtzen: HF--HNOHNO33--HH22O/CHO/CH33COOHCOOH
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
AnisotropesAnisotropes Ätzen: Ätzen: Ethyldiamin Ethyldiamin –– BrenzkatechinBrenzkatechin –– Wasser Wasser NHNH22(CH(CH22))22NHNH22 –– CC66HH44(OH)(OH)22 –– HH22OO
PrimäroxidantbildungPrimäroxidantbildung: NH: NH22(CH(CH22))22NHNH22 + H+ H22OO ↔↔ NHNH22(CH(CH22))22NHNH33++ + OH+ OH--
Siliziumoxidation:Siliziumoxidation: Si + 2 OHSi + 2 OH-- + 4 H+ 4 H22O O ↔↔ Si(OH)Si(OH)6622-- + 2 H+ 2 H22
Komplexbildung:Komplexbildung: Si(OH)Si(OH)6622-- + 3 C6HH44(OH)(OH)22 ↔↔ (Si(O(Si(O22CC66HH44))33))22-- + 6 H+ 6 H22OO
Summenreaktion:Summenreaktion: 2 2 NHNH22(CH(CH22))22NHNH22 + Si + + Si + 3 C6HH44(OH)(OH)22 ↔↔ 22 NHNH22(CH(CH22))22NHNH33++ + +
+ (Si(O+ (Si(O22CC66HH44))33))22-- + 2 H+ 2 H22↑↑
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Maximale Löslichkeit von Si in Maximale Löslichkeit von Si in EDPEDP--Lösung Typ B und F bezogen Lösung Typ B und F bezogen auf 1 l Ätzflüssigkeit auf 1 l Ätzflüssigkeit
AnisotropesAnisotropes Ätzen: Ätzen: Ethyldiamin Ethyldiamin –– BrenzkatechinBrenzkatechin –– WasserWasser
Vertikale Ätzrate als Funktion der Vertikale Ätzrate als Funktion der TempeTempe--raturratur für die Hauptkristallebenen (100), für die Hauptkristallebenen (100), (110) und (111) in einer EDP(110) und (111) in einer EDP--Lösung Typ S Lösung Typ S
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Laterales Unterätzen auf (100) (a) und (110) orientierten SiliziLaterales Unterätzen auf (100) (a) und (110) orientierten Siliziumscheiben als umscheiben als Funktion des Winkels auf der Scheibe (EDP Lösung A bei 95°C)Funktion des Winkels auf der Scheibe (EDP Lösung A bei 95°C)
AnisotropesAnisotropes Ätzen: Ätzen: Ethyldiamin Ethyldiamin –– BrenzkatechinBrenzkatechin –– WasserWasser
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Siliziumätzrate auf (100) und (110) Siliziumätzrate auf (100) und (110) Scheiben als Funktion der Scheiben als Funktion der BordotierungBordotierung(EDP Typ S bei 49°C) (EDP Typ S bei 49°C)
AnisotropesAnisotropes Ätzen: Ätzen: Ethyldiamin Ethyldiamin –– BrenzkatechinBrenzkatechin –– WasserWasser
p < 1019 cm-3
p > 1019 cm-3
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Ätzmorphologien: SiÄtzmorphologien: Si
Strukturelemente und Maskenpositionierung beim anisotropen Ätzen auf (100) und (110) Si-Substraten
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Ätzverfahren: Ätzverfahren: NaßätzenNaßätzen
Ätzmorphologien: GaAsÄtzmorphologien: GaAs
Schematische Darstellung der Grabenprofile auf (001) Oberflächen bei Orientierung dr Maskenkanten in orthogonalen <110> Richtungen für A-Typ Anisotropie (durchgezogen) und B-Typ Anisotropie (gestrichelt)
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
(1)(1) AnregungAnregung
AA22 + e+ e-- →→ AA22* * + e+ e--
(2)(2) DissozziationDissozziation
AA22 + e+ e-- →→ 2 A + e2 A + e--
(3) Elektronenaufnahme(3) Elektronenaufnahme
AA22 + e+ e-- →→ AA22--
(4) (4) DissoziativeDissoziative Elektronen Elektronen AufnahmeAufnahme
AA22 + e+ e-- →→ A + AA + A--
(5) Ionisation(5) Ionisation
AA22 + e+ e-- →→ AA22++ + 2e+ 2e--
(6) Photoemission(6) Photoemission
AA22** →→ A2 + hν
(7) Abstraktion
A +B2 →→ AB + BAB + B
Elementare Prozesse in Elementare Prozesse in TrockenätzreaktorenTrockenätzreaktoren
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
BarrelreaktorBarrelreaktor
Reaktoren
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
ParallelplattenreaktorParallelplattenreaktor
Reaktoren
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Hochdichte Hochdichte PlamareaktorenPlamareaktoren
Reaktoren
Reaktoren mit separierter Reaktoren mit separierter PlasmakammerPlasmakammer
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Ätzrate als Funktion des GasdurchsatzesÄtzrate als Funktion des Gasdurchsatzes
Ätzratenabhängigkeit
Ätzrate als Funktion des ReaktordruckesÄtzrate als Funktion des Reaktordruckes
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Schematische Darstellung der Schematische Darstellung der MaskenerrosionMaskenerrosion und anschließender und anschließender FacetierungFacetierungdes ursprünglich durch die Maske geschützten Materialsdes ursprünglich durch die Maske geschützten Materials
Maskeneffekt
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Verhinderung von Redepositionseffekten durch MaskengestaltungVerhinderung von Redepositionseffekten durch Maskengestaltung
Maskeneffekt
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
AufladungsladungsAufladungsladungs-- und Transporteffekte beim trockenchemischen Ätzenund Transporteffekte beim trockenchemischen Ätzen
Plasma Plasma –– Morphologie Morphologie -- EffekteEffekte
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Mikrograbenbildung (Mikrograbenbildung (TrenchingTrenching) in Trockenätzprozessen) in Trockenätzprozessen
Plasma Plasma –– Morphologie Morphologie -- EffekteEffekte
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Herausbildung von Füßen durch AbschattungseffekteHerausbildung von Füßen durch Abschattungseffekte
Plasma Plasma –– Morphologie Morphologie -- EffekteEffekte
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Geometrietransformation durch Facettenbildung als Folge der winkGeometrietransformation durch Facettenbildung als Folge der winkelabhängigen elabhängigen ZerstäubungsrateZerstäubungsrate
Plasma Plasma –– Morphologie Morphologie -- EffekteEffekte
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Ätzverfahren: TrockenätzenÄtzverfahren: Trockenätzen
Morphologiesteuerung (Mikrograbenausbildungsverhinderung) durch Morphologiesteuerung (Mikrograbenausbildungsverhinderung) durch Ausnutzen Ausnutzen der winkelabhängigen Zerstäubungsrateder winkelabhängigen Zerstäubungsrate
Plasma Plasma –– Morphologie Morphologie -- EffekteEffekte
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LiteraturLiteratur
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