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Die verborgene Technologie der Mikrofabrikation: Wie wird das Ätzen die Zukunft von Halbleitern verändern?
In der Mikrofertigungstechnologie wird die Anwendung der Ätztechnologie zu einem Schlüsselelement bei der Herstellung von Halbleitern werden. Der Ätzprozess beeinflusst nicht nur die Leistung von Komponenten, sondern kann auch die Zukunft der gesamten Halbleiterindustrie verändern. Wie man diese Geheimnisse in der sich ständig weiterentwickelnden Technologie sinnvoll nutzen kann, ist zu einem wichtigen Thema geworden, mit dem sich Branchenexperten auseinandersetzen müssen.
Die Ätztechnologie verleiht dem Halbleiterherstellungsprozess eine Präzision im Mikrometerbereich, die für die Leistung moderner elektronischer Geräte entscheidend ist.
Grundlegende Einführung in das Ätzen
Der Ätzprozess ist ein unverzichtbarer Teil der Halbleiterherstellung, insbesondere beim Entfernen mehrerer Materialschichten von der Oberfläche des Wafers. Jeder Wafer durchläuft typischerweise mehrere Ätzschritte, bevor er fertig ist. Während dieser Prozesse wird ein Teil des Wafers durch ein korrosionsbeständiges Material geschützt, das üblicherweise als „Maskenmaterial“ bezeichnet wird. Meistens wird das Maskenmaterial mithilfe eines Fotolacks strukturiert, in manchen Fällen ist jedoch eine robustere Maske wie beispielsweise Siliziumnitrid erforderlich.
Ätzmedien und -technologie
Die Ätztechnologie kann in zwei Grundtypen unterteilt werden: Flüssigphasenätzen (Nassätzen genannt) und Plasmaphasenätzen (Trockenätzen genannt). Diese beiden Methoden haben jeweils ihre eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungsszenarien.
Nassätzverfahren
Das erste verwendete Ätzverfahren war das Nassätzen, bei dem der Wafer in eine chemische Ätzlösung getaucht wird. Ende der 1980er Jahre wurde diese Methode jedoch nach und nach durch das Trockenätzen ersetzt. Zum Ätzen von Siliziumdioxid werden häufig gelöste Chemikalien wie Bifluoridphosphat (BHF) verwendet. Auch wenn das Nassätzen nur über begrenzte Anwendungsgebiete verfügt, bietet es in bestimmten Situationen dennoch spezielle Vorteile, wie etwa eine hohe Selektivität und geringe Geräteanforderungen.
Das Problem beim Nassätzen ist seine Isotropie, die beim Ätzen dickerer Filme zu großen Abweichungen führen kann, was bei fortschrittlichen Technologien sehr nachteilig ist.
Trockenätzen
Moderne VLSI-Prozesse (Large-Scale Integrated Circuit) bevorzugen das Trockenätzen, da es eine höhere Präzision und Selektivität bietet. Insbesondere mit der DRIE-Technologie (Deep Reactive Ion Etching) lassen sich feinere und schmalere Strukturen erzeugen. Dazu ist ein Plasma mit niedrigem Druck erforderlich, um chemische Radikale mit hoher Energie zu erzeugen, die dann auf der Waferoberfläche reagieren. Darüber hinaus können durch eine bessere Kontrolle der Plasmaparameter die Eigenschaften der Ätzung verändert und in manchen Fällen sogar sehr scharfe Kanten ermöglicht werden.
Im Vergleich zum herkömmlichen Nassätzen bietet das Trockenätzen kontrolliertere Merkmale und kann die erforderliche Präzision in Mehrschichtstrukturen erreichen, ohne darunterliegende Schichten oder Maskierungsschichten zu beschädigen.
Die Zukunft der Ätztechnologie
Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie steigt auch der Bedarf an Ätztechnologie. In der Zukunft werden wir möglicherweise fortschrittlichere Ätztechniken sehen, die eine feinere Bearbeitung mit höherer Effizienz ermöglichen. Branchenexperten glauben, dass die Entwicklung innovativer Technologien die Entwicklung neuer Materialien und neuer Halbleiterbauelemente weiter vorantreiben wird, die unser Leben in Zukunft verändern werden.
Mit dem technologischen Fortschritt wird die Ätztechnologie zum Kern zahlreicher neuer Anwendungen werden, darunter das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz und andere neue Bereiche.
Ungeachtet unserer technologischen Fortschritte müssen wir uns noch immer intensiv mit der Frage beschäftigen, wie wir die Leistungsfähigkeit von Halbleitern künftig mithilfe der Ätztechnologie steigern können. "
