Methode waarbij een film met plasma of gas wordt weggeëtst zonder vloeibare chemicaliën. In combinatie met ionenbombardement is anisotrope bewerking mogelijk, wat onmisbaar is voor het vormen van fijne patronen.
Japanse benaming: ドライエッチング
“Droog etsen” komt voor in 14 oefenvragen uit 4 onderwerpen, bijv. Etsen, Procesmaterialen (gassen, chemicaliën), Siliciumfotonica.
Vakgebied: Etsen
Etsplasma's zijn zwak geïoniseerd, doorgaans ongeveer 0,01% of minder, en bevatten elektronen, positieve ionen, zeer reactieve radicalen en neutrale moleculen. Radicalen leveren de chemie, ionen de gerichte energie. Etsen werkt alleen als het reactieproduct vluchtig is: silicium verdwijnt als SiF4, SiCl4 of SiBr4, siliciumdioxide geëtst met fluorkoolstofgassen zoals CF4 of C4F8 verdwijnt als SiF4 plus CO of CO2, en GaN geëtst met Cl2 en BCl3 verdwijnt als GaCl3. Koperchloriden zijn bij normale procestemperaturen niet vluchtig; daarom worden koperbanen met damascene gevormd.
Ionen en radicalen samen etsen veel sneller dan elk afzonderlijk; in een klassiek experiment etsten XeF2-gas plus een argon-ionenbundel silicium ongeveer tien keer sneller dan de som van beide apart. Omdat ionen verticaal aankomen, etst de bodem van een structuur snel en de zijwanden niet. Daarnaast bedekt polymeer uit fluorkoolstofgassen of bijproducten van HBr de zijwanden en blokkeert zijdelingse aantasting, terwijl ionenbombardement het van de bodem verwijdert. Te veel passivatie geeft een taps profiel, te weinig veroorzaakt bowing, dus chemie, bias en temperatuur worden in balans gebracht.
Belangrijke grootheden zijn etssnelheid, uniformiteit, profiel en selectiviteit; Cl2 en HBr etsen polysilicium met een selectiviteit van meer dan 100 ten opzichte van dun gate-oxide. Het eindpunt wordt gedetecteerd met optische emissiespectroscopie (OES), door emissielijnen te volgen die veranderen zodra de film weg is, zoals de CO-lijn bij 483 nm die aan het eind van een oxide-ets daalt; interferometrie helpt als het open oppervlak te klein is voor een duidelijk signaal. Typische defecten zijn microtrenching in de hoeken van structuren en residuen op de zijwanden, die met ashing en natte reiniging worden verwijderd om corrosie en hoge contactweerstand te voorkomen.
Nat etsen lost films op in een vloeistof, meestal isotroop, waarbij het masker ongeveer met de filmdikte wordt ondersneden, maar het is goedkoop, kan veel wafers tegelijk bewerken en geeft een hoge selectiviteit. Droog etsen, waaronder reactive ion etching (RIE) en ICP-etsen met hoge dichtheid, brengt maskerpatronen over met weinig maatverlies en is onmisbaar onder enkele micrometers. Fabs gebruiken daarom droog etsen voor patroonvorming en natte processen voor het verwijderen van volledige films en voor reiniging. Veel etsgassen, vooral fluorkoolstoffen, hebben een zeer hoog aardopwarmingsvermogen, dus het afgas gaat door abatementsystemen.
Antwoord: B. De verandering van het emissiespectrum van het plasma bewaken
Wanneer de film die wordt geëtst verdwenen is en de ondergrond zichtbaar wordt, veranderen de soort en hoeveelheid reactieproducten in het plasma en verandert de emissie-intensiteit bij bepaalde golflengten. Bij het etsen van oxide neemt bijvoorbeeld de emissie van CO (483 nm) af. Door deze verandering met optische-emissiespectroscopie (OES) te bewaken, kan het eindpunt van het etsen in real time worden gedetecteerd. Is het blootgelegde oppervlak zeer klein, dan is het signaal zwak en worden ook methoden zoals laagdiktemeting met een interferometer gebruikt.
Antwoord: C. Halogeenhoudende gassen zoals chloor (Cl2) en waterstofbromide (HBr)
Voor het etsen van polysilicium worden vaak halogeenhoudende gassen zoals chloor en waterstofbromide gebruikt. Deze reageren met silicium tot vluchtig SiCl4 of SiBr4 en reageren nauwelijks met oxide, zodat een hoge selectiviteit van 100 of meer ten opzichte van het dunne gateoxide eronder haalbaar is. HBr vormt gemakkelijk een beschermende film op de zijwanden en heeft ook het voordeel dat een verticale vorm gemakkelijk wordt verkregen. De hoeveelheid beschermende film wordt bijgesteld met een beetje zuurstof.
Droog etsen verwijdert materiaal met plasma of reactief gas en kan met ionenbombardement verticaal etsen voor fijne patronen. Nat etsen gebruikt vloeibare chemicaliën, is meestal isotroop en ondersnijdt het masker, maar is eenvoudig, heeft een hoge doorvoer en is zeer selectief.
Koperchloriden en -fluoriden verdampen pas boven enkele honderden graden Celsius, zodat reactieproducten op het oppervlak achterblijven in plaats van te worden weggepompt. Koperbedrading wordt daarom gemaakt door trenches in het diëlektricum te etsen, ze met koper te vullen en het overtollige koper weg te polijsten.
De meeste tools volgen de optische emissie van het plasma bij golflengten die bij reactieproducten horen; die veranderen sterk zodra de film weg is en de onderlaag vrijkomt. Laser- of breedbandinterferometrie van de filmdikte wordt gebruikt als het vrijgekomen oppervlak klein is.
Bij droog etsen hecht polymeer afkomstig van gassen zoals fluorkoolstoffen of van reactieproducten aan de zijwanden en voorkomt zo zijwaarts etsen.
Welk mechanisme waarmee bij droog etsen anisotropie wordt v…Bij het droog etsen van SiO2 wordt plasma van fluorkoolstofgassen zoals CF4 en C4F8 gebruikt.
Welk gas wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het droog etsen …In siliciumfotonica worden op SOI-wafers golfgeleiders gemaakt met lithografie en droog etsen, pn-juncties van modulatoren met ionenimplantatie en Ge-fotodetectoren met selectieve epitaxiale groei, en worden elektroden met metalen bedrading verbonden.
Wat is de belangrijkste reden waarom siliciumfotonica gesch…Voor fijne patronen wordt droog etsen gebruikt, maar voor het geheel verwijderen van films en voor reiniging blijft nat etsen belangrijk.
Welke uitspraak over een algemeen kenmerk van nat etsen is …RIE is een vorm van droog etsen die een chemische reactie met radicalen uit een plasma van reactieve gassen (fluorhoudend, chloorhoudend e.d.) combineert met bombardement door ionen die door een elektrisch veld worden versneld.
Welke uitspraak over reactief ionenetsen (RIE) is juist?Plasma Numerieke apertuur (NA) Selectiviteit RIE (reactief ionenetsen) Eindpuntdetectie GaN (galliumnitride) ICP (inductief gekoppeld plasma) HEMT (high electron mobility transistor) CMP Ashing