Leiter- und Polysiliziumätzen

Der Trockenätzprozess für Leiterbahnen besteht aus dem selektiven Entfernen von Leitermaterialien (Aluminium, Wolfram,...) auf dem Wafer, wodurch die elektrischen Verbindungen eines Halbleiterbauelements entstehen. Beim Ätzen von trockenem Polysilizium (Poly-Si) wird Polysilizium zur Herstellung des Transistor-Gates selektiv entfernt. Da die benötigten Abmessungen immer kleiner werden, sind hohe Gleichmäßigkeit und Selektivität erforderlich, um die erforderliche elektrische Leistung auf solch winzigen Strukturen zu erreichen: Dies wird durch einen Ätzprozess mit Plasma oder reaktiven Ionen erreicht.

Wie funktioniert es?

Ätzgas, üblicherweise auf Chlor- oder Fluorbasis, wird in den Reaktor eingespritzt. Das Plasma erzeugt Radikale, die auf der Wafer-Oberfläche reagieren und ein flüchtiges Nebenprodukt erzeugen. Dank der durch Lithographie sowie durch die Kontrolle der Plasmareaktion und der Temperatur erzielten Strukturierung des Bauelements wird das Material selektiv mit der gewünschten Geschwindigkeit von der Oberfläche geätzt.

Vakuumanforderungen

Trocken- und Poly-Si-Ätzprozesse für Leiterbahnen arbeiten bei geringem Druck im Bereich von 10-2 bis 10-3 mbar. Um ein Niedervakuum aufrechtzuerhalten, werden Turbopumpen direkt am Kammerreaktor montiert und durch Vorvakuumpumpen, die im Keller installiert sind, unterstützt. Da die Gasflüsse ständig zunehmen, variiert das erforderliche Saugvolumen der Turbopumpen bei den Reaktoren der neuesten Generation zwischen 1.600 und 3.000 l/s. Trockenpumpen erfordern typischerweise ein Saugvermögen von 600 bis 1.200 m3/h.

Die zu evakuierenden Nebenprodukte sind kondensierbar und stark korrosiv. Dies stellt eine große Herausforderung für Vakuumpumpen dar, die somit bei hohen Temperaturen und in sehr korrosiven Umgebungen einsetzbar sein müssen.