Was sind die Vor- und Nachteile von Trockenätzen und Nassätzen?

1. Was sind Trocken- und Nassätzen?

Beim Trockenätzen handelt es sich um eine Technik, bei der keine Flüssigkeit zum Einsatz kommt, sondern Plasma oder reaktive Gase zum Ätzen des festen Materials auf der Waferoberfläche verwendet werden. Dieses Verfahren ist bei der Herstellung der meisten Chipprodukte wie DRAM- und Flash-Speicher, bei denen Nassätzen nicht möglich ist, unverzichtbar. Beim Nassätzen hingegen werden flüssige chemische Lösungen verwendet, um das feste Material auf der Waferoberfläche zu ätzen. Obwohl das Nassätzen nicht universell auf alle Chipprodukte anwendbar ist, wird es häufig in Wafer-Level-Packaging, MEMS, optoelektronischen Geräten und Photovoltaik eingesetzt.

2. Was sind die Merkmale von Trocken- und Nassätzen?

Lassen Sie uns zunächst die Konzepte des isotropen und anisotropen Ätzens klären. Unter isotropem Ätzen versteht man eine Ätzrate, die in alle Richtungen auf derselben Ebene gleichmäßig ist, ähnlich wie sich Wellen gleichmäßig ausbreiten, wenn ein Stein in ruhiges Wasser geworfen wird. Anisotropes Ätzen bedeutet, dass die Ätzrate in verschiedenen Richtungen auf derselben Ebene variiert.

Nassätzen ist isotrop. Wenn der Wafer mit der Ätzlösung in Kontakt kommt, ätzt er nach unten und verursacht gleichzeitig eine seitliche Ätzung. Dieses seitliche Ätzen kann die definierte Linienbreite beeinträchtigen und zu erheblichen Ätzabweichungen führen. Daher ist es schwierig, das Nassätzen präzise zu steuern, um Formen zu ätzen, weshalb es für Strukturen kleiner als 2 Mikrometer weniger geeignet ist.

Im Gegensatz dazu ermöglicht das Trockenätzen eine präzisere Kontrolle der Ätzform und bietet flexiblere Ätzmethoden. Durch Trockenätzen kann sowohl isotropes als auch anisotropes Ätzen erreicht werden. Durch anisotropes Ätzen können konische (Winkel <90 Grad) und vertikale Profile (Winkel ≈90 Grad) erzeugt werden.

Zusammenfassend:

1.1 Vorteile des Trockenätzens (z. B. RIE)

Direktionalität: Kann eine hohe Direktionalität erreichen, was zu vertikalen Seitenwänden und hohen Seitenverhältnissen führt.

Selektivität: Kann die Ätzselektivität durch Auswahl spezifischer Ätzgase und Parameter optimieren.

Hohe Auflösung: Geeignet für feine Merkmale und das Ätzen tiefer Gräben.

1.2 Vorteile des Nassätzens

Einfachheit und Kosteneffizienz: Ätzflüssigkeiten und -geräte sind im Allgemeinen wirtschaftlicher als diejenigen, die zum Trockenätzen verwendet werden.

Gleichmäßigkeit: Sorgt für eine gleichmäßige Ätzung über den gesamten Wafer.

Keine komplexe Ausrüstung erforderlich: Normalerweise ist nur ein Tauchbad oder eine Schleuderbeschichtungsausrüstung erforderlich.

3. Wahl zwischen Trocken- und Nassätzen

Erstens: Wählen Sie basierend auf den Prozessanforderungen des Chipprodukts Trockenätzen, wenn nur Trockenätzen die Ätzaufgabe erfüllen kann. Wenn sowohl Trocken- als auch Nassätzen die Anforderungen erfüllen kann, wird Nassätzen aufgrund der Kosteneffizienz im Allgemeinen bevorzugt. Wenn eine präzise Kontrolle der Linienbreite oder der vertikalen/konischen Winkel erforderlich ist, entscheiden Sie sich für Trockenätzen.

Bestimmte Sonderstrukturen müssen jedoch mittels Nassätzen geätzt werden. Beispielsweise kann bei MEMS die umgekehrte Pyramidenstruktur von geätztem Silizium nur durch Nassätzen erreicht werden.**