Gerhard Franz

Niederdruckplasmen und Mikrostrukturtechnik

Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH

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Gerhard Franz

Niederdruckplasmen und Mikrostrukturtechnik

Dritte Auflage

Mit 300 Abbildungen

, Springer

Prof. Dr. Gerhard Franz Fachhochschule Munchen Fachbereich 06 LothstraBe 34 80335 Miinchen gerhard.franz@fhm.edu www.gerhard-franz.org

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ISBN 978-3-642-62284-7 ISBN 978-3-642-18769-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-18769-8 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder VervieIfăltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Ver­vieIfăltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. Sep­tember 1965 in der jeweils geltenden Fassung zuliissig. Sie ist grundsiitzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.

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Einband-Entwurf: medio Technologies AG, Berlin Satz: Digitale Druckvorlage des Autors Gedruckt auf siiurefreiem Papier 6213020 Rw- 543 2 1 O

Meiner Elli

Vorwort

Plasmaunterstützte Prozesse sind in vielen Produktionsabläufen von überragen­der Bedeutung. Das reicht von der Reinigung von Oberflächen über Beschich­tungsverfahren bis hin zur Oberflächenstrukturierung. Die Größe der behandel­ten Teile überstreicht mehrere Zehnerpotenzen, angefangen vom Herausätzen von Gräben im Submikrometer-Bereich für den 64-Mega-Speicher über dekorati­ve Oberflächen behandlung im Millimeterbereich bis zur Beschichtung von meh­rere zehn Quadratmeter messenden Glasflächen zum Schutz vor IR-Strahlung. Aber auch die Eigenschaften organischer Werkstoffe können durch Plasmapro­zesse verbessert werden: Baumwolle wird knitterfreier, Leder haltbarer gemacht, das "Eingehen" von Wollstoffen beim Waschen kann wesentlich reduziert wer­den. Die stürmische Entwicklung der Halbleiterindustrie, in der nahezu jedes Jahr neue "Leitprodukte" definiert werden, wäre ohne den gewaltigen Fort­schritt der Plasmatechnik undenkbar. So ist 150 Jahre nach der erstmaligen Beobachtung des Sputtereffekts durch Grove [1] dies ein Verfahren geworden, dem sich immer neue Anwendungsbereiche erschließen. Nicht zuletzt sparsame Materialverwendung und Umweltverträglichkeit zeichnen Plasmaverfahren aus. Es verwundert daher nicht, daß der Markt allein für Geräte der Ätztechnik bis zum Platzen der Internetblase jährlich um 17 % wuchs [2].

Zur Realisierung eines 1,6 m2 großen Mehrfarben-"Flat-Panel-Displays" werden etwa 300 000 LEDs benötigt. 1994 - vor der Markteinführung der blauen LED - betrug der Anteil der im Sichtbaren emittierenden LEDs am gesamten Verbindungshalbleitermarkt von 4,4 Mrd. $ etwa 1/3. 1998 war allein der Anteil sog. "High-Brightness"-LEDs- um 64 % gewachsen (Gesamt markt 1997: 7,1 Mrd $). Konservative Schätzungen sprechen von einem Betrag von 1 Mrd. $ im Jahre 2003 [3]. Die allein für LEDs benötigte gesamte epitaxierte Fläche wuchs in nur vier Jahren um nahezu 300 % (s. Abb. 1).

Der Fortschritt wird am sinnfälligsten deutlich in einer Retrospektive. 1978 kostete eine "Wafer-Fab" ganze 20 Mio $, die schmalsten Geometrien betrugen zwischen 2 und 311m, und die Ausbeute verharrte bei lächerlichen 10 %. Einige Aussagen aus der ersten Ausgabe von Semiconductor International aus dem Jahre 1979:

VIII Vorwort

InGaAIP/GaAs rot/orange

~ 10 AIGaAs/GaAs rot

.§. N C Q) 1 N rn GaN/lnGaN Q)

auf Saphir c ·E grün

::l ...J 0.1 rot SiC auf SiC

GaAs/GaP

1960 1970 1980 1990 2000 Jahr

Abb. 1. Von 1994 bis 1998 wuchs die gesamte epitaxierte Fläche für LEDs von 5550 auf 14190 m2 (immerhin 1 % ha!), also um etwa 300 %. Gleichzeitig verlagerte sich der Schwerpunkt von einfachen Verfahren der Flüssigphasen-Epitaxie zu anspruchsvollen Gasphasenepitaxie-Verfahren. Die Strukturierungstechniken überstreichen das Feld vom Sägen über Naßätzen zu trockenen Ätzverfahren - vom harten Beschuß mit einem Strahl aus Argonionen bis zu subtilen Verfahren, in denen in einem Plasma hoher Dichte reaktive, niederenergetische Ionen und Radikale erzeugt werden. Parallel dazu nahm die Lichtausbeute und die Farbenvielfalt zu .

• Lithographie im tiefen UV wird eine verwertbare Technik werden, wenn Fortschritte beim Photolack, den Lampen und Masken gemacht sein wer­den [4] .

• Plasmaätzen wird bald eine sehr wichtige Technik zur Strukturühert­ragung werden. Auch von der Plasmadeposition wird Ähnliches erwar­tet. .. [5].

Vorwort

• Viele der Designprobleme können verschmerzt werden, wenn

ein weniger effizienter Chip vom Markt akzeptiert wird,

Testfunktionen im Chip integriert werden,

IX

- man damit also auf die Herausforderung verzichtet, das Design des des kleinsten möglichen Chips zu entwickeln [6].

Das war 1978 [7]:

• 2,5 /-Lm Minimum der Strukturen;

• 3 - 8 sec Gate-Verzögerungen;

• Design bei etwa 8 Masken;

• Reinraumklasse zwischen 100 und 1000;

• Erste Anwendungen von Steppern bei 4"_ Wafern;

• Gates mit dotierten Poly-Silicium;

• Erster Einsatz von Laser-Annealern, um die Widerstände des Poly-Silici­ums zu reduzieren;

• minimale Dicke des Gate-Oxids: 100 Ä;

• Naßätzen dominiert, Plasmaätzen wird nur dort eingesetzt, wo sog. "Un­dercut" , also Maskenunterschneidung, nicht mehr tolerabel ist.

Heute sind wir in der Produktion bei Linienbreiten der Leiterbahnen von 0,13 /-Lm angekommen, die erste Generation mit Linienbreiten kleiner als 100 nm wird entwickelt; und ein durch physikalische Grenzen gesetztes Ende der Halbleitertechnologie wird für das Jahr 2015 prophezeit. Bis dahin werden wir die gegenwärtig angewendeten Plasmaverfahren weiter raffinieren, neue werden dazukommen, bereits in die Jahre gekommene werden in andere Felder hinein­wachsen, und wir werden vielleicht erleben, daß die Trefferquote dieser Prognose ähnlich der für die weltweiten Erdölreserven ist, nach der diese immer in den nächsten eineinhalb Jahrzehnten erschöpft sein sollten.

So glauben wir, auch für die neue Auflage dieses Buches eine breite Le­serschaft anzusprechen. Nach einer einleitenden Betrachtung verschiedener, das Niederdruckplasma charakterisierender, Größen erfolgt eine Beschreibung der Prozesse zur Ladungsträgererzeugung. Die breite Darstellung der zahlreichen Verfahren zur Plasmaanregung, meist in der Kategorie der Frequenz unterschie­den nach Gleichstrom-, Radiofrequenz- und Mikrowellenverfahren, wurde aus­gedehnt auf kapazitiv und induktiv gekoppelte Plasmen ~ wobei die Anregung

x Vorwort

durch Heliconwellen nicht fehlen darf - und durch ein Kapitel über Plasmadia­gnostik abgeschlossen. In der zweiten Hälfte werden dann die Verfahren der Mi­krostrukturtechnik, Beschichten (Sputtern, chemische Dampfabscheidung) und Strukturieren (Trockenätzen mit Plasmen), besprochen, denn es sind die sich immer weiter verschärfenden Anforderungen nach exakter lateraler und verti­kaler Maßhaltigkeit, die den Fortschritt bei den Plasmaverfahren ausgelöst und bestimmt haben. Detaillierte Herleitungen wichtiger ein Plasma charakterisie­render Größen finden sich im Anhang. - Um den Umfang des Buches auch bei weiter zunehmender Zahl der Abbildungen dennoch nicht allzusehr anschwellen zu lassen, wurden diese digitalisiert und auf ein kleineres Format gebracht.

Für viele wertvolle Diskussionen während des letzten Jahrzehnts ein "grazie tante" meinen Kollegen PETER AWAKOWICZ, ROD BOSWELL, RALF-PETER BRINKMANN, FRANCIS CHEN, JOHN COBURN, VINCE DONNELLY, DEME­TRE ECONOMOU, DAVID GRAVES, MICHAEL KLICK, MICHAEL LIEBERMAN, Ivo RANGELOW, WOLFGANG REHAK, WINFRIED SABISCH, PETER UNGER, HARALD WITTRICH und last but not the least STEFAN SOTIER. Viele ha­ben bei der Verbreitung der 2. Auflage mitgeholfen; erwähnen möchte ich mei­ne Service-Ingenieure HANS KAISER, GÜNTHER KNEISSL und DIETER Voss, und manchem Kollegen danke ich für die Überlassung aktuellen Bildmaterials (s. Kap. 16). Für das Korrekturlesen verschiedener Abschnitte bin ich MARITA KAMMEYER und MICHAEL KLICK von der Firma Advanced Semiconductor In­struments sowie WILFRIED JOHN vom Ferdinand-Braun-Institut, beide Berlin, zu Dank verpflichtet.

Dank weiß ich dem Springer-Verlag, und hier besonders DIETRICH MERK­LE, für die angenehme Zusammenarbeit, und meiner Frau danke ich vor allem für ihre jahrelange, unendliche Geduld.

München, am 4. Juli 2003 Gerhard Franz

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Das Plasma

2.1 Gleichstrom-Glimmentladung ..

2.2 Temperaturverteilung im Plasma

2.3 Ladungsneutralisation im ungestörten Plasma

2.4 Potentialvariation im Plasma .....

2.5 Temperatur und Dichte der Elektronen

2.5.1 Elektronentemperatur

2.5.2 Elektronendichte 2.6 Plasmaschwingungen

2.7 Ähnlichkeitsgesetze

3 Ladungsträger ....................... .

3.1 Streutheorie ...................... .

3.2

3.3

3.4 3.5

3.1.1 Der Stoßquerschnitt der elastischen Streuung. 3.1.2 Streuquerschnitte und Mittlere Freie Weglänge . 3.1.3 Der Stoßquerschnitt der unelastischen Streuung Elastische Stöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Elastische Stöße von Elektronen mit Atomen. 3.2.2 Elastische Stöße zwischen schweren Partikeln.

Unelastische Stöße .......... . 3.3.1 Elektronenstöße . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.2 Stöße von Ionen und Photonen ..... .

3.3.2.1 Stöße von Ionen mit Molekülen.

3.3.2.2

3.3.2.3

3.3.2.4

Resonanter Charge-Transfer.

Penning-Ionisierung. . . . . . .

Stöße von Photonen mit Molekülen.

Sekundärelektronen-Erzeugung an Oberflächen.

Verlustmechanismen ................. .

1

5

5

8

10

13

17 18 20 21

23

27

27

27 29 32

33 33 35 37

37

41

41

43 46 46 47 52

XII Inhaltsverzeichnis

4 DC-Entladungen . . . . . . . . . . . . 55 4.1 Ionisierung in der Kathodenzone . 55

4.1.1 Normale Entladungen 55 4.1.1.1 Townsendsche Gleichung. 55 4.1.1.2 Der primäre Ionisierungskoeffizient. 57 4.1.1.3 Dicke der Randschicht und sekundärer Ionisie-

rungskoeffizient. ............ . 4.1.1.4 Die Größen des normalen Kathodenfalls.

4.1.2 Anomale Entladungen ......... . 4.1.3 Kritik an der Townsendschen Näherung.

4.2 Negative Glühzone und Positive Säule ..... 4.2.1 Ionisierung in der Negativen Glühzone

4.3 Anodenzone . . . . . . . . 4.4 Hohlkathodenentladungen

5 HF-Entladungen I ...... . 5.1 Beschreibung der Ladungsträgererzeugung

5.1.1 Einfluß von Druck und Feldfrequenz . 5.1.2 Modifizierung der Diffusion ... 5.1.3 Modell für den Durchbruch

59 60 64 67 69 71 73 74

77 77 77 84 89

5.2 HF-Kopplung: Qualitative Beschreibung 93 5.3 HF-Kopplung: Quantitative Beschreibung 95

5.3.1 Reihenresonanzkreis ....... 95 5.3.2 Parallelresonanzkreis . . . . . . . 96 5.3.3 Gekoppelte Parallelschwingkreise 97

5.3.3.1 Trafokopplung. . . . . . 98 5.3.4 Kapazitive und induktive Kopplung. 101 5.3.5 Duale Schaltung des kapazitiv gekoppelten Plasmas 102

5.3.5.1 1. Näherung (symmetrische Entladung). . 102 5.3.5.2 2. Näherung (asymmetrische Entladung). . 103

5.4 Abgleichsnetzwerke . . . . . . . . . 103 5.4.1 Komplexe Plasmaimpedanz 103 5.4.2 Übertragungslinie . 105 5.4.3 Abschirmung 109

6 HF-Entladungen 11 . . . . 113 6.1 Elektrodenvorgänge in kapazitiv gekoppelten Plasmen. 113 6.2 Feldstärken in der Randschicht bei steigender Anregungsfrequenz 118 6.3 Symmetrisches System . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

6.3.1 Potentiale der Randschichten .......... 122 6.3.2 Leistungsaufnahme bei kapazitiver Kopplung. . 123

6.3.2.1 Ohmsche Aufheizung der Randschicht. 124 6.3.2.2 Stochastische Aufheizung an der Randschicht. 124

6.3.3 Strom-Spannungscharakteristik . . . . . . . . . . . .. 125

Inhaltsverzeichnis XIII

7

8

6.4 Asymmetrisches System ............... . 6.5 Self-Bias der RF-Elektroden ............. .

6.5.1 Randschichtpotential für kapazitive Kopplung 6.5.2 Räumliche Verteilung der Ladungsträger

6.6 Streumechanismen ..... . 6.6.1 Experimente ......... . 6.6.2 6.6.3

Computersimulationen . . . . Hybrides Randschichtmodell . 6.6.3.1 Ionen.. ...... .

127 128 128 135 136 139 144 148 149

6.6.4 Messungen und ModelIierungen 150 6.6.4.1 IEDF in der Randschicht. 150 6.6.4.2 IEDF in der Randschicht der Anregungselektrode.151

6.7 Vergleich zwischen DC- und CCP-RF-Entladungen 152

HF-Entladungen III ........ 157 7.1 Hoch-Dichte-Plasmen ..... 157 7.2 Induktiv gekoppelte Plasmen. 160

7.2.1 Leistungseinspeisung bei induktiver Kopplung 162 7.3 Magnetfeld-unterstützte Anregung von Plasmen ... 167

7.3.1 Resümee der Eigenschaften von HF-Entladungen 167 7.4 Whistlerwellen und Systeme mit gekoppelter Resonanz 170 7.5 ECR-Quellen ..................... 178

7.5.1 Das elektrische Feld und die Diffusionslänge 178 7.5.2 Einkoppeln von Mikrowellen . . . . . . . . 183 7.5.3 Leistungseinspeisung in das ECR-Plasma . 184 7.5.4 ECR-Reaktoren . . . . . . . . . . . . . 187

7.6 Vergleich der Hochdichteplasma-Entladungen . 192

Ionenstrahlsysteme ...... 195 8.1 Plasmaquellen . . . . . . 196

8.1.1 Kaufman-Quelle . 196 8.1.2 RF-Quellen ... 197

8.2 Gitteroptik ....... 197 8.2.1 Anordnung und PotentialeinsteIlung . 197 8.2.2 Design einer Gitteroptik mit RF-Quelle . 198

8.3 Qualitative Betrachtung der Ionenextraktion . 201 8.4 Quantitative Betrachtungen zum Ionenstrom . 202

8.4.1 Zweigitter-Quelle 204 8.4.2 Dreigitter-Quelle 206

8.5 Neutralisierung .. 206 8.6 Prozeßoptimierung 208 8.7 Uniformität .... 210

XIV Inhaltsverzeichnis

9 Plasma-Diagnostik 213 9.1 Langmuir-Sonde. . 213

9.1.1 Einführung 213 9.1.2 Bedingungen für den Betrieb . 214 9.1.3 Kennlinie der Langmuir-Sonde . 216 9.1.4 Sondenradius .......... 218 9.1.5 Dünne Randschicht: Raumladungsbegrenzter Strom 219

9.1.5.1 Positive Ionen. .... 219 9.1.5.2 Elektronen. ........ 220

9.1.6 Endliche Elektronentemperatur . . 221 9.1.6.1 Sehr dünne Randschicht. . 221

9.1.7 Dicke Randschicht: Orbital Motion Theorie (OML-Theorie)222 9.1.7.1 Dicke Randschicht: !:E. -t O. .. . . . . . . . 226 r,

9.1.7.2 Dünne Randschicht: rp-r, «1. . . . . . . . 227 r,

9.1.8 Analyse des Elektronenstroms: Elektronenanlaufzone 228 9.1.9 Plasmapotential . . . . . 228 9.1.10 Inhärente Eigenschaften . . . . . . 229

9.1.10.1 Sondenstrom. . . . . . . . 229 9.1.10.2 Räumliche Abhängigkeit. 229 9.1.10.3 Plasmapotential. . . . . . 229

9.1.11 Messungen. . . . . . . . . . . . . . 230 9.1.11.1 Bestimmung der Kennlinie. 230 9.1.11.2 Elektronendichte. . . . . . . 230 9.1.11.3 Elektronentemperatur und Plasmapotential. 230

9.2 Messung von Potentialen in HF-Entladungen . 233 9.2.1 Prinzip der Doppelsonde . . . . . . 233

9.3 Self-Excited Electron Resonance Spectroscopy (SEERS) . 236 9.3.1 Technische Umsetzung . . . . 240 9.3.2 Inhärente Eigenschaften .. .. 240

9.3.2.1 Bestimmung der elektronischen Plasmadichte. 240 9.3.2.2 Bestimmung der Frequenz des elastischen Stoßes

von Elektronen. . 242 9.4 Impedanzanalyse . . . . . 244 9.5 Optische Emissions-Spektroskopie (OES) 246

9.5.1 Temperatur der schweren Partikeln 247 9.5.2 Elektronentemperatur mit OES 249

9.5.2.1 Korona-Modell und seine Gültigkeit. 249 9.5.2.2 Bestimmung der direkten elektronischen Anre-

gung. .. . . 251 9.5.2.3 Parametrisierung des Streuquerschnitts. 252 9.5.2.4 Details zur Auswertung. ... . 252 9.5.2.5 Fehler bei der Anpassung von (J. 254 9.5.2.6 Welche EEDF ist richtig? MB, D oder etwas Nu-

merisches? . . . . . .. 255

Inhaltsverzeichnis xv

9.5.2.7 Abhängigkeit von der RF-Leistung. . . . 255 9.5.3 Grenzen der Anwendbarkeit des Korona-Modells. 256

9.6 Zusammenfassung.

10 Sputtern ....... . 10.1 Kinetik ...... .

10.1.1 Energieverteilung der abgestäubten Atome 10.1.2 Filmbildung ... .

10.2 Sputterbedingungen ............ . 10.2.1 Elektrische Größen ........ . 10.2.2 Temperaturkontrolle des Substrates

10.3 Probleme der Kontamination ..... . 10.3.1 Kontamination durch Argon .. . 10.3.2 Kontamination durch Fremdgase 10.3.3 Reaktives Sputtern ...... . 10.3.4 Beschuß mit weiteren Partikeln

258

261 265 270 272 274 275 276 278 278 278 279 280

10.4 Bias-Techniken . . . . . . . . . . . . . . 281 10.4.1 Einfluß auf Abscheiderate und Filmzusammensetzung 281 10.4.2 Beeinflussung weiterer Filmeigenschaften . . . . . 281 10.4.3 Mechanismen des Bias-Sputterns ......... 282 10.4.4 Gleichmäßigkeit der Kantenbedeckung an Stufen. 284 10.4.5 Mechanische Spannung und Substrat-Bias 284

10.5 Deposition von Mehrkomponenten-Filmen 285 10.6 Probleme der Kohäsion. . . . . . . . . . . . . 289 10.7 Sputtersysteme mit erhöhter Plasmadichte . . 290

10.7.1 Magnetisch verbesserte Sputtersysteme 290 10.7.2 Triodensysteme . . . . . . . . . . . . . 296 10.7.3 Ionenplattiersysteme . . . . . . . . . . 296

10.8 Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) 298 10.8.1 Instantane Massenspektrometrie . 300 10.8.2 Diamantartige Schichten 300

10.9 Ionenstrahlbeschichtung 304

11 Trockenätzverfahren ... . 11.1 Sputterätzen ..... . 11.2 Reaktive Ätzverfahren 11.3 Abhängigkeit von einzelnen Parametern .

11.3.1 Substrattemperatur . . . . . 11.3.2 Gaszusammensetzung .... 11.3.3 Gasdruck und RF-Leistung. 11.3.4 Elektrodengeometrie . . . . 11.3.5 Gasflußeffekte und der Loading-Effekt . 11.3.6 Transporteffekte und Reaktordesign .

11.4 Charakteristika des Trockenätzens . . . . . . .

307 308 309 312 313 314 314 316 317 321 328

XVI

11.4.1 Maskenerosion ............. . 11.4.2 Facettierung .............. . 11.4.3 Metallmasken und Trilevel-Photoresist

Inhaltsverzeichnis

329 329 331

11.4.4 Redeposition und Seitenwandpassivierung 332 11.4.5 Selektivität 334 11.4.6 Trenching . . . . . . 335 11.4.7 Shadowing . . . . . . 337 11.4.8 Micro-Loading (ML) 338 11.4.9 Aspect-Ratio Dependent Etching (ARDE) 339 11.4.10 Aufiadungseffekte . . . . . . . . . . . . . . 342 11.4.11 Spezielle Hochdichteplasma-Anwendungen 344

11.5 Spezielle Charakteristika des Ionenstrahlätzens . . 348 11.5.1 Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . . 349 11.5.2 Ionenstrahlunterstütztes Ätzen: IBAE oder CAIBE 351

11.6 Damage . . . . . . . . . . . . 353 11.7 Ätztopographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

11.7.1 Historischer Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . 359 11.7.2 Gegenüberstellung der Ätztopographie-Mechanismen 362

11.8 Prozeßkontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 11.8.1 Änderung der Impedanz einer Entladung 366 11.8.2 Ellipsometrie . . . . . . . . . . . . . . . 366 11.8.3 Optische Emissionsspektroskopie (OES) 368 11.8.4 Interferometrische Verfahren: Laser-Refiektometrie oder -

Interferometrie (LI) . . . . . . . . 371 11.8.4.1 Metalle und Dielektrika. . . . 372 11.8.4.2 Halbleiter.. . . . . . . . . . .

11.8.5 CCD-kontrollierte Laserinterferometrie 11.8.6 Massenspektrometrie (MS) .... 11.8.7 Probleme des in-situ-Monitoring . 11.8.8 Bewertung der Verfahren .

12 Ätzmechanismen ........... . 12.1 Rückblick ............ . 12.2 Quantitative Berechnung mit der Langmuir-Theorie 12.3 ... und beim Ionenätzen? ........... . 12.4 Simulation von Trockenätzungen . . . . . . . . 12.5 Ätzverhalten von Si und seinen Verbindungen

12.5.1 Experimentelle Beobachtungen 12.5.2 Modell ................. . 12.5.3 Der sogenannte Bosch-Prozeß .... . 12.5.4 Ätzung von Si mit chlorhaItigen Gasen

12.6 Ätzverhalten von III/V-Verbindungshalbleitern 12.6.1 Verwendung chlorhaItiger Ätzgase . 12.6.2 Der Methan/Wasserstoff-Prozeß .....

374 374 376 378 379

381 381 383 386 389 394 394 395 398 398 401 401 407

Inhaltsverzeichnis

12.7 Kombination verschiedener Ätzverfahren 12.8 Oberflächenreinigung 12.9 Anlagen-Design

XVII

409 409 411

13 Ausblick 413

14 Anhang 419 14.1 Elektronen-Energieverteilungen (EEDFs) 419

14.1.1 Boltzmann-Gleichung. . . . . . . 419 14.1.2 Äußeres Feld als kleine Störung . 419

14.1.2.1 Der Beitrag der elastischen Stöße. . 420 14.1.2.2 Der Beitrag der unelastischen Stöße. 420

14.1.3 Näherungslösungen der Boltzmann-Gleichung 421 14.1.3.1 HF-Feld.. . . . . . . . . . . . . . . 421 14.1.3.2 Verschwindendes elektrisches Feld. 422 14.1.3.3 Margenau-Verteilung. . 423 14.1.3.4 Druyvesteyn-Verteilung. 423

14.1.4 Frequenzeffekte . . . . 426 14.2 Die Bohmsche Übergangszone . . . . 428 14.3 Plasmaschwingungen . . . . . . . . . 433 14.4 Kapazitive Kopplung im RF-System 441

14.4.1 Der symmetrische Fall . . 441 14.4.2 Der asymmetrische Fall. . 447

14.5 Bewegung im magnetischen Feld. 449 14.5.1 Die magnetische Flasche . 449 14.5.2 Modifizierung der Diffusion 454

14.6 Cutoff und Skintiefe des E-Feldes in einer HF-Entladung 455 14.7 Eigenschaften der Whistlerwellen . . . . . . . . . . . 464

14.7.1 Dispersionsbeziehung für ebene Wellen . . . . 464 14.7.2 Dispersionsbeziehung im zylindrischen Plasma 478

15 Verwendete Symbole und Akronyme 489

16 Bildquellennachweis 495

Literaturverzeichnis 497

Register . . . . . . . 523