DE4241045C1 - Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium - Google Patents

Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aniso­ tropen Ätzen von Silicium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, in Siliciumsubstrate, die vorzugs­ weise in der Halbleitertechnik angewendet werden, definierte Strukturen, beispielsweise Gräben, Käm­ me, Zungen, Biegebalken oder ähnliches mit geringer bis mittlerer Selektivität anisotrop einzuätzen.
Die einzelnen einzuätzenden Strukturen werden üb­ licherweise durch auf das Siliciumsubstrat auf­ gebrachte Ätzmasken über sogenannte Maskier­ schichten, beispielsweise einer Photolackschicht, definiert.
Bei der anisotropen Ätztechnik ist es notwendig, zu einer lateral exakt definierten Ausnehmung im Silicium zu kommen. Diese in die Tiefe gehenden Ausnehmungen müssen möglichst genau senkrechte Seitenabschlüsse besitzen. Dabei dürfen die Ränder der Maskierschichten, die diejenigen Silicium­ substratbereiche abdecken, die nicht geätzt werden sollen, nicht unterätzt werden, um die laterale Genauigkeit der Strukturübertragung von der Maske ins Silicium so hoch wie möglich zu halten. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Ätzung also nur auf dem Strukturgrund, nicht aber an den bereits erzeugten Seitenwänden der Strukturen fortschreiten zu lassen.
Hierzu ist bereits vorgeschlagen worden, das Ätzen von Profilen in Siliciumsubstraten mit einem Plasmaätzverfahren durchzuführen. Dazu werden in einem Reaktor mit Hilfe einer elektrischen Ent­ ladung in einem Reaktivgasgemisch chemisch reaktive Spezies und elektrisch geladene Teilchen (Ionen) erzeugt. Die so generierten, positiv geladenen Kationen werden durch eine elektrische Vorspannung, die am Siliciumsubstrat anliegt, zum Substrat hin beschleunigt und fallen annähernd senkrecht auf die Substratoberfläche und fördern auf dem Ätzgrund die chemische Umsetzung der reaktiven Plasmaspezies mit dem Silicium.
Durch den nahezu senkrechten Einfall der Kationen soll die Ätzung an den Seitenwänden der Strukturen entsprechend langsam - bzw. im Optimalfall über­ haupt nicht - voranschreiten.
Es ist bekannt, für diese Plasmaätzverfahren unge­ fährliche und prozeßstabile Reaktivgase auf Fluor­ chemiebasis einzusetzen. Dabei ist jedoch sehr nachteilig, daß diese auf Fluorchemiebasis wirkenden Reaktivgase zwar eine sehr hohe Ätzgeschwindigkeit und eine hohe Selektivität ermöglichen, aber ein ausgeprägtes isotropes Ätzverhalten zeigen.
Die im Plasma generierten Fluorradikale weisen dabei gegenüber dem Silicium eine so hohe spontane Reaktionsgeschwindigkeit auf, daß auch die Strukturkanten (Seitenflächen) schnell angeätzt werden und es so­ mit zu der unerwünschten Unterätzung der Masken­ kanten kommt.
Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, die Seitenwände während der Ätzung mit gleichzeitig im Plasma befindlichen Polymerbildnern zu bedecken und durch diesen Polymerfilm zu schützen. Da sich dieser Polymerfilm auch auf dem Ätzgrund bilden würde, soll ein beständiger Ioneneinfall diesen von Polyiner freihalten und die Ätzung dort ermöglichen. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß die dem Plasma zugesetzten Polymerbildner, die sich zum Teil aus dem Fluorträger selbst durch Abspaltung von Fluor­ radikalen bilden oder die aus bewußt zugesetzten ungesättigten Verbindungen entstehen oder aus ero­ diertem organischen Maskenmaterial (z. B. Photolack) stammen, gegenüber den Fluorradikalen als Rekom­ binationspartner auftreten. Durch diese, ein chemisches Gleichgewicht anstrebende Rückreaktion wird ein erheblicher Teil des für die Ätzung benötigten Fluors neutralisiert, während gleich­ zeitig auch ein entsprechender Anteil der für die Seitenwandpassivierung benötigten Polymerbildner verlorengeht. Hierdurch wird insgesamt die mit diesem Verfahren erzielbare Ätzgeschwindigkeit merklich ge­ senkt.
Diese Abhängigkeit der ätzenden Fluorradikale zu den ungesättigten Polyinerbildnern im Plasma läßt die Ätzgeschwindigkeiten und die Ätzprofile von der freien zu ätzenden Siliciumsubstratfläche abhängig werden. Weiterhin ist noch nachteilig, daß die im Plasma anwesenden, die Polymerbildner ergebenden, ungesät­ tigten Spezies bevorzugt bestimmte Maskenma­ terialien ätzen und so die Selektivität, also das Verhältnis von Siliciumätzgeschwindigkeit zur Maskenätzgeschwindigkeit, verschlechtern. Darüber hinaus erfolgt ein un­ gleichmäßiger Seitenwandschutz, so werden die Sei­ tenwände unmittelbar am Maskenrand bevorzugt mit Polymer beschichtet und somit die Seitenwand in diesem Bereich besser geschützt als in fortschrei­ tender Ätztiefe der Strukturen.
Damit nimmt in größeren Tiefen die Polymer­ bedeckung der Seitenwände rasch ab und es erfolgt dort eine Unterätzung mit der Folge, daß flaschen­ artige Ätzprofile entstehen.
Anstelle des Einsatzes von Reaktivgasen auf Fluor­ basis ist bereits vorgeschlagen worden, Reaktivgase auf Basis weniger reaktionsfreudiger Halogene, insbesondere Chlor und Brom, bzw. Reaktivgase, die im Plasma Chlor bzw. Brom freisetzen, einzusetzen.
Diese Reaktivgase bieten zwar den Vorteil, da deren im Plasma gebildete Radikale eine wesentlich geringere spontane Umsetzung mit Silicium zeigen und erst mit gleichzeitiger Ionenunterstützung zu einer Ätzung führen, daß sie, da die Ionen nahezu senkrecht auf das Siliciumsubstrat auftreffen, im wesentlichen nur auf dem Strukturgrund und nicht an den Seitenwänden der Struktur ätzen. Es besteht jedoch der Nachteil, daß diese Reaktivgase außerordentlich empfindlich gegenüber Feuchtigkeit reagieren.
Damit sind nicht nur aufwendige Einschleusvorrichtungen für die Siliciumsubstrate in dem Reaktor notwendig, sondern auch die Leckrate der gesamten Ätzanlage muß extrem niedrig gehalten werden. Schon das geringste Auftreten von Reaktorfeuchtigkeit führt zu einer Mikrorauhigkeit auf dem Siliciumätzgrund infolge lokaler Siliciumoxydation und damit zum völligen Erliegen der Ätzung.
Aus der DE 42 04 848 A1 ist ein Verfahren zur Nachätzbehandlung einer Halbleitervorrichtung bekannt, bei dem nach dem Ätzen in einem Ätzbereich eine reaktive chemische Verbindung auf der Halbleitervorrichtung ausgebildet wird. Vor dem Entfernen der geätzten Halbleitervorrichtung aus dem Ätzbereich wird hierbei ein Passivierungsmittel in den Ätzbereich eingeführt, welches Silicium-Tetrafluorid enthält. Die schwacher reaktiven Halogene Chlor und/oder Brom bilden, wenn sie zum Ätzen von Silicium oder metallischen Leiterbahnen benutzt werden, an den Waferoberflächen gut haftende Adsorbate oder Verbindungen (zum Beispiel SiClx, AlClx), die nach dem Ausschleusen der Wafer aus den Prozeßanlagen mit der umgebenden Luftfeuchtigkeit reagieren. Bei dieser Umsetzung mit Wasser entstehen aggressive Verbindungen, zum Beispiel HCl, die zu einer Korrosion führen können. Durch die Einwirkung von Fluor auf den Wafer vor dem Ausschleusen aus den Prozeßanlagen werden die Adsorbate abgebaut, das heißt zu gut flüchtigen Verbindungen umgewandelt, bevor der Wafer in Kontakt mit der Atmosphäre kommt.
Die US -PS 4 784 720 und die US-PS 4 855 017 beschreiben Verfahren des reaktiven Ionenätzprozesses zum anisotropen Siliciumätzen mit einer Brom-/Chlorchemie. In den beschriebenen Verfahren wird ein hoher Prozeßdruck von 100 bis 750 mTorr benutzt, was zur Folge hat, daß ein relativ hoher Anteil der generierten Ionen nicht senkrecht auf die Substratoberfläche einwirkt, sondern durch Stöße mit neutralen Teilchen in der Gasphase abgelenkt auf die seitlichen Ätzflächen auftrifft, so daß auch dort ein ionenunterstütztes Ätzen auftritt. Die hierdurch erforderlich werdende Seitenwandpassivierung, welche durch eine selektive Oberflächenumwandlung oder eine aktive Schichtabscheidung erreicht wird, ist grundsätzlich bekannt.
Die DE-PS 37 06 127 beschreibt ein diskontinuierliches Ätzverfahren zur Ausbildung einer Vertiefung mit einem großen Verhältnis von Tiefe zu Breite. Diese Ausbildung erhält man durch reaktive Ionenätzstufen von kurzer Dauer durch abwechselndes Beenden und Wiederaufnehmen der elektrischen Entladung. Es wird hierbei jeweils nach einer gewissen Ätzzeit eine Ätzpause eingelegt, während der sich die Reaktionsprodukte aus dem Ätzbereich verflüchtigen können. Die Wechselwirkung von Ätzprodukten, die sich sonst in schmalen Ätzgräben anreichern, mit den eigentlichen Ätzspezies wird dadurch vermindert und eine geringere Abhängigkeit der Ätzgeschwindigkeit von der Strukturbreite erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem auf Fluorchemiebasis eine hohe anisotropische Ätzung von Siliciumsubstraten bei gleichzeitig hoher Selektivität erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Infolge der Durchführung der anisotropen Ätzung in separaten, jeweils alternierend aufeinanderfolgenden Ätz- und Polymerisationsschritten werden vorteilhafterweise die gleichzeitige Anwesenheit von Ätzspezies und Polymerbildnern im Plasma vollkommen vermieden. So können mit sehr hohen Ätzgeschwindigkeiten tiefe Strukturen mit senkrechten Kanten in Siliciumsubstraten realisiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren muß beim Ätz­ schritt keinerlei Rücksicht auf ein bestimmtes Verhältnis von gesättigten zu ungesättigten Spezies, also von Fluorradikalen zu Polymer­ bildnern, genommen werden, so daß der eigentliche Ätzschritt an sich hinsichtlich Ätzgeschwindigkeit und Selek­ tivität optimiert werden kann, ohne daß die Aniso­ tropie des Gesamtprozesses darunter leidet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Siliciumsubstrate während der Ätzschritte und wahlweise auch während der Polymerisationsschritte mit Ionenenergie bombardiert. Durch diese gleich­ zeitige Bombardierung mit Ionenenergie wird vor­ teilhaft erreicht, daß auf dem Ätzgrund sich kein Polymer bilden kann, so daß während des Ätz­ schrittes eine höhere Ätzgeschwindigkeit erreicht werden kann, da eine vorhergehende notwendige Zersetzung der Polymerschicht auf dem Ätzgrund nicht mehr notwen­ dig ist.
Es hat sich gezeigt, daß ein sehr gutes anisotropes Ergebnis mit außerordentlich niedriger Ionen­ energie erreicht werden kann. Infolge der nur geringen benötigten Ionenenergie ist eine ausge­ zeichnete Maskenselektivität erreichbar.
Da die durch das erfindungsgemäße Verfahren mög­ lichen hohen Ätzgeschwindigkeiten zu einer stark exothermen chemischen Umsetzung von Fluorradikalen mit Silicium führen, kann es zu einer beträchtlichen Erwärmung des Siliciumsubstrats kommen.
Vorteilhafterweise wird das Siliciumsubstrat während des Ätzvorgangs, vorzugsweise durch einen Heliumgasstrom, gekühlt. Durch die gleichzeitige Kühlung des Siliciumsubstrats während des Ätz­ vorgangs können die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich eine sehr hohe Ätzgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Selektivität, voll ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung, die schematisch den Aufbau einer für das Verfahren einsetzbaren Ätzvorrichtung zeigt, näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Ätzkammer 10, in der eine Substratelektrode 12 angeordnet ist, die mit einer Hochfrequenzspeisung 14 verbunden ist.
In die Ätzkammer 10 ragt weiterhin ein Surfatron 16 hinein. Im Wirkbereich des Surfatrons 16 ist auf der Substratelektrode 12 ein Siliciumsubstrat 18 angeordnet. Das Surfatron 16 ist mit einem Reso­ nator 20 zur Mikrowellenplasmaanregung gekoppelt. Die Anlage weist weiterhin einen Hohlleiter 22 zum Heranführen eines Reaktivgases auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum anisotropen Ätzen von Siliciumsubstrat läuft nunmehr auf folgende Weise ab.
Der Übersichtlichkeit halber wird bei der nun fol­ genden Verfahrensbeschreibung auf einzelne Bezug­ nahmen zu der Ätzkammer 10, in der die Verfahrens­ schritte ablaufen, verzichtet.
Die Ätzkammer 10 ist auch nur beispielhaft ausgewählt worden, und die Erfindung bezieht sich im einzelnen nicht auf den konkreten Aufbau der Ätzkammer 10. Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch mit einer analogen, die einzelnen Verfahrensschritte vollziehenden Vorrich­ tung durchgeführt werden.
Ein entsprechend vorbereitetes Siliciumsubstrat, das heißt ein mit einer Ätzmaske, beispielsweise aus Photolack, beschichtetes Siliciumsubstrat, wobei die Ätzmaske die Bereiche des Silicium­ substrats freiläßt, die anisotrop eingeätzt werden sollen, wird einem ersten Ätzschritt ausgesetzt.
Dazu wird ein Gemisch von beispielsweise Schwefel­ hexafluorid SF6 und Argon Ar eingesetzt, das einen Gasfluß zwischen 0 und 100 Norm-cm3 und einen Prozeßdruck zwischen 10 und 100 µbar aufweist. Die Plasmaerzeugung erfolgt hierbei vorzugsweise mit einer Mikrowelleneinstrahlung bei Leistungen zwischen 300 und 1200 W (2,45 GHz).
Gleichzeitig wird an die Substratelektrode eine Substratvorspannung zur Ionenbeschleunigung angelegt. Die Substratvorspannung liegt vorzugs­ weise zwischen 5 und 30 V und kann mit einer Hochfrequenzeinspeisung (13,56 MHz) bei Leistungen zwischen 2 und 10 W erreicht werden.
Während des Ätzschrittes werden in dem Reaktor - hier Surfatron - mit Hilfe einer elektrischen Entladung in dem Gemisch aus Schwefelhexafluorid und Argon chemisch reaktive Spezies und elektrisch geladene Teilchen (Ionen) erzeugt.
Die so generierten, positiv geladenen Kationen werden durch die an der Substratelektrode angelegte elektrische Vorspannung zum Siliciumsubstrat hin beschleunigt und fallen annähernd senkrecht auf die durch die Ätzmaske freigelassene Substratoberfläche ein und fördern die chemische Umsetzung der reaktiven Plasmaspezies mit dem Silicium.
Der Ätzschritt kann z. B. so lange durchgeführt werden, bis eine Ätztiefe von ca. 2-3 µm Tiefe erreicht ist.
Im Anschluß wird ein erster Polymerisationsschritt mit einem Gemisch aus beispielsweise Trifluormethan CHF3 und Argon Ar durchgeführt. Das Gemisch besitzt dabei einen Gasfluß von vorzugsweise 0 bis 100 Norm-cm3 und einen Prozeßdruck zwischen 10 und 100 µbar. Über den Resonator wird bei einer Leistung zwischen vorzugsweise 300 und 1200 W eine Mikrowellen­ einspeisung und damit ein Plasma erzeugt.
Während des Polymerisationsschrittes werden die im vorhergehenden Ätzschritt freigelegten Flächen, also der Ätzgrund und die Seitenflächen, sehr gleichmäßig mit einem Polymer bedeckt. Diese Polymerschicht auf den Ätzkanten bzw. Ätzflächen bildet einen sehr wirkungsvollen vorläufigen Ätz­ stopp.
Das jeweils im Polymerisationsschritt auf die Ätzkante aufgebrachte Polymer wird während des nunmehr darauffolgenden zweiten Ätzschrittes teil­ weise wieder abgetragen. Die beim Weiterätzen frei­ gelegte Kante erfährt bereits während des Ätz­ schrittes durch vom darüberliegenden Kantenbereich teilweise abgetragenen Polymer lokal einen wirk­ samen Schutz vor einem weiteren Ätzangriff.
Die bekannte Tendenz freigesetzter Monomere, sich bereits unmittelbar benachbart wieder niederzu­ schlagen, hat beim erfindungsgemäßen Verfahren die positive Konsequenz, einen zusätzlichen lokalen Kantenschutz beim Weiterätzen zu bewirken. Hieraus ergibt sich, daß die Anisotropie der einzelnen Ätzschritte, die ja getrennt von den Polymeri­ sationsschritten im Plasma erfolgen, durch diesen Effektsignifikant erhöht wird.
Die auf dem Ätzgrund während des Polymerisations­ schrittes aufgebrachte Polymerschicht wird während des darauffolgenden Ätzschrittes rasch durch­ brochen, da das Polymer mit der Ionenunterstützung sehr schnell abgetragen wird und die chemische Umsetzung der reaktiven Plasmaspezies mit dem Silicium am Ätzgrund voranschreiten kann.
Die Seitenwände der einzuätzenden Strukturen blei­ ben während des Ätzschrittes durch das während des Polymerisatonsschrittes aufgebrachte Polymer ge­ schützt.
Die Ätzschritte und die Polymerisationsschritte werden so oft alternierend wiederholt, bis die vor­ herbestimmte Ätztiefe der Strukturen im Silicium­ substrat erreicht ist. Die Dauer der einzelnen Ätzschritte liegen bei dem mikrowellenunterstützten Verfahren, das eine Ätzgeschwindigkeit zwischen 2 und 20 µm/min ermöglicht, so, daß pro Ätzschritt z. B. 2 bis 3 µm Tiefe weitergeätzt wird.
Der nachfolgende Polymerisationsschritt wird etwa solange gewählt, daß während der Polymerisations­ zeit eine ca. 50 nm starke teflonartige Polymer­ schicht an den Seitenwänden bzw. auf dem Ätzgrund abgeschieden ist. Dafür wird z. B. eine Zeit von einer Minute benötigt.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Polymerisations­ schrittes wird gleichzeitig mit der Polymer­ aufbringung eine Ioneneinwirkung auf das Silicium­ substrat durchgeführt. Dazu wird die Substrat­ elektrode mit einer Hochfrequenzleistung von beispielweise 3 bis 5 W, die eine Substrat­ vorspannung von ca. 5 V ergibt, beaufschlagt. Da ohne die Ioneneinwirkung die während des Polymeri­ sationsschrittes abgeschiedenen Polymerschichten während der Ätzschritte nur sehr langsam geätzt - nur wenige Nanometer pro Minute - werden, bietet die gleichzeitige Ioneneinwirkung während des Ätzschrittes den Vorteil, daß die Polyiner-Ätzgeschwindigkeit drastisch auf über 100 nm/min gesteigert werden kann. Dies wird selbst dann erreicht, wenn das Siliciumsubstrat auch nur mit einer geringen Ionenenergie, z. B. 5 eV, bombardiert wird.
Wird das Siliciumsubstrat bereits während der Polymerisationsschritte mit geringer Ionenenergie bombardiert, kann auf dem Ätzgrund überhaupt kein Polymer gebildet werden. Die polymerisationsfähigen Monomere reichern sich daher bevorzugt an den Seitenwänden an und entfalten dort einen besonders wirksamen Schutz vor dem darauffolgenden Ätz­ schritt, wogegen der Ätzgrund frei bleibt von jeg­ licher Bedeckung.
Beim darauffolgenden Ätzschritt kann also am Ätz­ grund ohne Verzug, das heißt ohne vorheriges Ab­ tragen eines Polymerfilms, weitergeätzt werden.
Mit beiden Alternativen, also Ioneneinwirkung nur während der Ätzphase bzw. Ioneneinwirkung während der Ätzphase und der Polymerisationsphase, können Strukturen mit sehr hoher Anisotropie, das heißt mit praktisch genau senkrechten Kantenprofilen, erreicht werden.
Es ist ein besonderer Vorzug, daß ein anisotropes Ergebnis mit außerordentlich niedrigen Ionen­ energien erreicht werden kann. Soll während des Polymerisationsschrittes auf dem Ätzgrund kein Polymer deponiert werden, genügen bereits Ionen­ energien von nur ca. 5 eV. Bei den Ätzschritten empfiehlt sich ein Ionenbombardement bei Energien zwischen 5 und 30 eV, um den Strukturgrund völlig freizuhalten von Depositionen aus dem Plasma, so daß sich erst keine Ätzgrundrauhigkeit einstellen kann.
Werden nur während der Ätzschritte Ionen zum Siliciumsubstrat beschleunigt, so genügen diese auch, um das Ätzgrundpolymer, das sich während der Polymerisationsschritte absetzt, innerhalb von einigen Sekunden zu durchbrechen. Bei dieser Betriebsart wird der Microloading-Effekt in der Ätzgeschwindigkeit noch weiter reduziert.
Die Siliciumätzung an sich erfordert dank der hohen spontanen Umsetzungsgeschwindigkeit von Fluorradikalen mit Silicium keinerlei Ionenunterstützung.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß infolge der nur geringen benötigten Ionenenergien eine ausgezeichnete Masken­ selektivität erreicht wird. Ionenenergien in der angegebenen Größenordnung genügen nicht, um die Ätzung der Maskenmaterialien, z. B. Photolack und Siliciumoxid SiO2 zu induzieren, da die Akti­ vierungsenergie für das Aufbrechen chemischer Bindungen im hochgradig vernetzten Maskenpolymer erheblich höher liegt. Ohne ein vorheriges Auf­ brechen dieser Bindungen ist es den Ätzspezies jedoch nicht möglich, mit dem Maskenmaterial zu flüchtigen Verbindungen zu reagieren, die an­ schließend desorbiert werden können.
Da mit dem beschriebenen Verfahren hohe Ätzgeschwindigkeit erreicht werden können, kommt es durch die stark exotherme chemische Umsetzung von Fluorradikalen mit Silicium zu einer Erwärmung des Silicium­ substrats. Bei entsprechend hohen Temperaturen verlieren die während des Polymerisationsschrittes deponierten Polymere bzw. auch die Masken­ materialien, z. B. Photolack, ihre Beständigkeit gegenüber den Ätzspezies. Daher ist es notwendig, für eine hinreichende Kühlung der Siliciumsubstrate zu sorgen. Dies wird mit an sich bekannten Verfahren, z. B. die Kühlung der Silicium­ substratrückseite durch einen Heliumgasstrom oder das Aufkleben der Siliciumsubstrate auf gekühlte Siliciumelektroden, erreicht.
Anstelle der beschriebenen Gemische von Schwefel­ hexafluorid und Argon für die Ätzschritte bzw. von Trifluormethan und Argon für die Polymerisations­ schritte können genauso gut für die Ätzschritte andere gebräuchliche, Fluor liefernde Ätzgase, beispielweise Stickstofftrifluorid NF3, Tetrafluor­ methan CF4 oder ähnliches und für die Poly­ merisationsschritte Gemische auf Basis von per­ fluorierten Aromaten mit geeigneten Randgruppen, beispielsweise perfluorierte styrolartige Monomere oder etherartige Fluorverbindungen eingesetzt wer­ den.
Bei allen eingesetzten Medien kommt es lediglich darauf an, hohe Dichten von reaktiven Spezies und Ionen bei gleichzeitig geringer, aber exakt kontrollierbarer Energie zu erreichen, mit der die generierten Ionen die Substrate erreichen.
Die Ionenenergie muß mit Rücksicht auf eine hohe Maskenselektivität so klein wie möglich gehalten werden. Hohe Ionenenergien würden zudem zu stören­ den Rückwirkungen von zerstäubten oder abgetragenen und unkontrolliert redeponiertem Material führen. Die Energie der auf das Siliciumsubstrat ein­ wirkenden Ionen muß jedoch ausreichen, um den Strukturgrund von Depositionen freizuhalten, damit ein glatter Ätzgrund erreicht werden kann.

Claims (19)

1. Verfahren zum anisotropen Ätzen von vorzugsweise mit einer Ätzmaske definierten Strukturen, insbesondere lateral exakt definierten Ausnehmungen in Silicium, mittels eines Plasmas, dadurch gekennzeichnet, daß der anisotrope Ätzvorgang in separaten, jeweils alternierend aufeinanerfolgenden Ätz- und Polymerisationsschritten getrennt durchgeführt wird, welche unabhängig voneinander gesteuert werden, und daß während des Polymerisationsschrittes auf die durch die Ätzmaske definierte laterale Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht wird, das während des nachfolgenden Ätzschrittes teilweise wieder abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzschritte ohne Polymerbildner im Plasma durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzschritte über eine Zeitspanne, die die Ätztiefe bestimmt, durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisationsschritte über eine die Dicke der Polymerabscheidungen bestimmende Zeitspanne durchgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumsubstrate während der Ätzschritte mit einer Ionenenergie bombardert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumsubstrate wahlweise während der Polymerisationsschritte mit einer Ionenenergie bombardiert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ionenenergie während der Ätzschritte zwischen 1 und 50, vorzugsweise zwischen 5 und 30 eV wählt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ionenenergie während der Polymerisationsschritte zwischen 1 und 10, vorzugsweise 4 bis 6, insbesondere 5 eV wählt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzschritte Fluor liefernde Ätzgase eingesetzt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzschritte ein Gemisch von Schwefelhexafluorid SF6 und Argon Ar eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Polymeristionsschritte Fluorkohlenwasserstoffe mit vorzugsweise niedrigem Fluor-zu-Kohlenstoff-Verhältnis eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Polymerisationsschritte ein Gemisch von Trifluormethan CHF3 und Argon Ar eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man für die in den Ätzschritten und Polymerisationsschritten eingesetzten Medien Gasflüsse von 0 bis 100 Norm-cm3 und Prozeßdrücke von 10 bis 100 µbar wählt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugung mit Mikrowelleneinstrahlung bei Leistungen zwischen 100 und 1500 W vorzugsweise 300 bis 1200 W erfolgt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumsubstrate während der Ätzschritte und/oder Polymerisationsschritte gekühlt werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumsubstrate rückseitig mit einem Heliumgasstrom beaufschlagt werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Siliciumsubstrate über ein Wärmekontaktmaterial auf eine gekühlte Substratelektrode aufgebracht werden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzschritte und Polymerisationsschritte mit einer hohen Plasmadichte der reaktiven Spezies und Ionen durchgeführt werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmadichte und die Ionenenergie unabhängig voneinander geregelt werden.
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