DE19919832A1 - Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen von Halbleitern - Google Patents
Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen von HalbleiternInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum anisotropen Ätzen von Strukturen in einem Halbleiterkörper, insbesondere von mit einer Ätzmaske lateral exakt definierten Ausnehmungen in einem Siliziumkörper (18), mittels eines Plasmas (28) vorgeschlagen. Dabei wird an den Halbleiterkörper zumindest während eines über eine vorgegebene Zeitdauer andauernden Ätzschrittes eine Ionenbeschleunigungsspannung angelegt, die insbesondere über eine hochfrequente Wechselspannung induziert wird. Die Zeitdauer des Ätzschrittes ist weiter in mindestens zwei Ätzabschnitte unterteilt, zwischen denen die angelegte Ionenbeschleunigungsspannung jeweils verändert wird. Bevorzugt sind zwei Ätzabschnitte vorgesehen, wobei während des ersten Ätzabschnittes eine höhere Beschleunigungsspannung verwendet wird als während des zweiten Ätzschrittes. Die Länge des ersten Ätzabschnittes kann weiter dynamisch oder statisch während der Ätzschritte mittels einer Vorrichtung zur Detektion eines Polymerdurchbruchs bestimmt werden. Zur Erzeugung und Einstellung der Höhe der Beschleunigungsspannung werden weiter bevorzugt hochfrequente Impulse bzw. Impulspakete mit einstellbarem Impuls-Pause-Verhältnis eingesetzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anisotropen Ätzen
von Strukturen in einem Halbleiterkörper, insbesondere von
mit einer Ätzmaske lateral exakt definierten Ausnehmungen in
einem Siliziumkörper, mittels eines Plasmas nach der Gattung
des Hauptanspruches.
Aus DE 42 41 045 C1 ist ein Verfahren zum anisotropen
Plasmaätzen von Silizium bekannt. Dabei wechseln sich
sogenannte Passivier- und Ätzschritte einander ab, wobei
während der Passivierschritte Polymermaterial auf den
freigeätzten Strukturen abgeschieden wird und während der
Ätzschritte Fluorradikale aus einem Fluorlieferanten im
Plasma freigesetzt werden, welche Silizium an sich isotrop
ätzen. Durch einen gerichteten Ioneneinfall während der
Ätzschritte, der den Ätzgrund der geätzten Strukturen
bombardiert, wird weiter zu Beginn eines jeden Ätzschrittes
zunächst ein Durchbruch des im vorausgehenden
Passivierschritt erzeugten Ätzgrundpolymers vollzogen.
Während der an sich isotropen Ätzschritte wird weiter eine
lokale Anisotropie dadurch erreicht, daß der Anteil der
schräg einfallenden Ionen, welche die Seitenwand der
Strukturen treffen, ein Vorwärtssputtern, d. h. einen Abtrag
und eine Redeposition des Seitenwandpolymerfilms hin zu
tieferen Teilen des erzeugten Trenchgrabens während der
Ätzung bewirken, so daß beim Weiterätzen die Seitenwände
stets von einem Schutzfilm passiviert bleiben und vor dem
Ätzangriff der isotrop agierenden Fluorchemie geschützt
sind.
Insgesamt muß dazu die während der Ätzschritte benötigte
Ionenenergie, die über eine durch
Hochfrequenzleistungseinspeisung erzeugte
Beschleunigungsspannung an der Substratelektrode bzw. dem zu
ätzenden Siliziumwafer hervorgerufen wird, ausreichen, um
einen Durchbruch der Ätzgrundpassivierung zu Beginn eines
jeden Ätzschrittes zu gewährleisten, und daneben den
Ätzgrund während der Ätzschrittes von Polymer freizuhalten
und den Seitenwandpolymerfilmtransportmechanismus
aufrechtzuerhalten. Dies wird in DE 42 41 045 C1 durch eine
relativ niedrige Ionenenergie von 10 bis 50 eV erreicht, die
während der gesamten Dauer der Ätzschritte angelegt wird.
Infolge der konstanten Ionenbeschleunigung ergibt sich
weiter eine feste Selektivität zwischen dem
Seitenwandfilmabtrag und dem Abtrag des Ätzgrundpolymers,
wobei die Dauer eines jeden Ätzschrittes weiter dadurch
limitiert ist, daß der Großteil des Seitenwandpolymerfilms
während der Ätzschritte abgetragen, d. h. vorwärtsgesputtert
worden ist. Dieser muß daher durch einen erneuten
Passivierschritt regelmäßig reinstalliert werden, was
letztlich auch die erreichbaren Ätzraten beschränkt, da die
Passivierpausen eine Unterbrechung des Ätzfortschrittes
darstellen. Wird mit zuwenig Passivierung prozessiert,
leidet im übrigen die Anisotropie der Ätzung und es kommt im
Bereich dielektrischer Grenzflächen d. h. beispielsweise beim
Ätzstopp der Siliziumätzung auf einer Ätzstoppschicht, zur
Ausbildung von lateralen Taschen, dem sogenannten "Notching-
Phänomen".
In der unveröffentlichten Anmeldung DE 198 41 964.3 ist
bereits vorgeschlagen worden, eine Plasmaätzanlage mit einer
Vorrichtung zur Kühlung eines Siliziumkörpers während eines
anisotropen Ätzprozesses zu versehen. Schließlich ist aus
der Anmeldung DE 197 30 644.9 bereits bekannt, die
Konzentration von Fluoratomen oder -ionen in einem Plasma
mittels eines optischen Emissionspektrometers und einer
nachgeschalteten Auswerteeinheit zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenüber dem Stand der
Technik den Vorteil, daß damit eine Anpassung der Intensität
der effektiven Ionenbeschleunigung zwischen Plasma und
Substratelektrode an die physikalisch-chemischen Abläufe
während der Ätzschritte und bei Bedarf auch während der
Polymerisationsschritte ermöglicht wird, so daß der Seiten
wandpolymerfilm dem Ätzschritt länger standhalten kann. Dies
hat zur Folge, daß in den Ätzschritten länger geätzt werden
kann und die Unterbrechungen durch Passivierschritte
seltener werden, d. h. erst in größeren Zeitabständen
erforderlich sind. Somit wird vorteilhaft eine insgesamt
höhere Ätzrate erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
So wird vorteilhaft die Maskenselektivität dadurch
verbessert, daß nur in den initialen
Ätzgrundpolymerdurchbruchphasen mit hoher
Ionenbeschleunigungsspannung geätzt wird, während über die
restliche Dauer der Ätzschritte mit einer über eine
reduzierte Spannung erzeugten reduzierten
Ionenbeschleunigung nur noch der Ätzgrund von
Polymermaterial freigehalten und der
Seitenwandfilmtransportmechanismus aufrechterhalten werden
muß.
Schließlich wird auch die Anisotropie des Ätzprozesses,
insbesondere hinsichtlich des erzielten vertikalen Profils,
verbessert, da die Passivierung der Seitenwände effektiver
ist und die Prozeßparameter so optimiert werden können, daß
die jeweils exakt richtige Polymermenge abgetragen und
redeponiert, also durch den über die anliegende Spannung
induzierten Ioneneinfall vorwärtsgesputtert wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch eine während der
Ätzschritte zeitweilig verminderte hochfrequente
Wechselspannung oder eingekoppelte Hochfrequenzleistung, die
mit einer verminderten Ionenbeschleunigungsspannung
verbunden ist, das Seitenwandpolymer langsamer abgetragen
wird, so daß eine bessere Selektivität des
Ätzgrundpolymerabtrags relativ zum Seitenwandpolymerabtrag
über einen Ätzschritt hinweg erreicht wird. Infolgedessen
können die Ätzschritte sehr vorteilhaft zeitlich verlängert
werden, was die Ätzrate und gleichzeitig auch die
Anisotropie der Ätzung verbessert. Dies beruht darauf, daß
in den Ätzschritten jeweils genau soviel Polymer
vorwärtsgesputtert wird, wie zum Erzielen eines optimalen
Ätzprofils (senkrechte Wände) benötigt wird. Gleichzeitig
wird bei verminderter Ionenbeschleunigung auch weniger
Maskenmaterial abgetragen, so daß damit vorteilhaft auch
eine höhere Maskenselektivität erreicht wird.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt
auch "sanfter", d. h. weniger aggressiv bei Erreichen einer
dielektrischen Grenzfläche, da die Ionenenergie nach dem
Durchbruch der Ätzgrundpassivierung jedesmal reduziert wird.
Somit werden schädliche Auswirkungen der Ionenbombardierung,
insbesondere der "Notching-Effekt" mit Taschenbildung
infolge von elektrischen Aufladungen und Ionenablenkung in
Grenzflächenbereichen, über die verbleibende Zeit des
Ätzschrittes reduziert.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch ein optisches
Emissionsspektrometer, das die Fluorkonzentration in dem
Plasma als Funktion der Zeit bestimmt, die Dauer der
Ätzabschnitte dynamisch kontrolliert und über den
Hochfrequenzgenerator geregelt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es weiterhin
vorteilhaft, zwischen den Ätzabschnitten und beim Übergang
von Ätzschritten zu den Polymerisationsschritten die
eingekoppelte Hochfrequenzleistung kontinuierlich mit einer
Rampenfunktion zu verändern.
Darüberhinaus ist vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße
Verfahren mit einer Vielzahl von weiteren Prozeßparametern
verknüpft und an die jeweiligen Erfordernisse optimiert
werden kann. Dazu eignet sich beispielsweise der
Prozeßdruck, der Gasfluß der zugeführten Reaktivgase und die
Plasmaleistung.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin, wenn die zeitliche
Veränderung der Ionenbeschleunigungsspannung mit einer
Anpassung der Temperatur des zu ätzenden Siliziumkörpers
verknüpft ist. Damit läßt sich ein nahezu gleichzeitiger
Durchbruch des Ätzgrundpolymers unabhängig von den
Aspektverhältnissen der jeweiligen Trenchgräben erreichen.
Zur Veränderung der Ionenbeschleunigungsspannung besteht
vorteilhaft eine Vielzahl von Möglichkeiten. Bevorzugt ist
eine Modulation der eingekoppelten Hochfrequenzleistung mit
einer niederfrequenten Modulationsspannung während der
Ätzabschnitte oder die Aufteilung der anliegenden
Hochfrequenzleistung bzw. hochfrequenten Wechselspannung in
Wechselspannungspulse mit definiert einstellbarem Impuls-
Pause-Verhältnis, das in einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung deutlich kleiner als 1 gewählt wird. Hierdurch
lassen sich elektrische Aufladungen, die sogenannte
"Notching"-Effekte bewirken können, reduzieren.
Die Ionenbeschleunigungsspannung wird in diesem Fall in Form
zeitlich sehr kurzer, sehr intensiver Hochfrequenzimpulse
mit relativ langen Pausen zwischen den Pulsen bewirkt, wobei
der Durchschnittswert der Ionenbeschleunigung unmittelbar
über das Impuls-Pause-Verhältnis in einem weiten Bereich
einstellbar wird.
Zur Beschleunigung des initialen Ätzgrundpolymerdurchbruchs
zu Beginn eines Ätzschrittes ist es weiter vorteilhaft, wenn
in dieser Zeit dem Prozeßgas ein chemisch gegenüber dem
Ätzgrundpolymer besonders aggressives Gas wie NF3 oder O2
zugesetzt wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt
eine Plasmaätzanlage.
Die Figur zeigt eine Plasmaätzanlage 5 mit einer Ätzkammer
10 in der eine Substratelektrode 12 angeordnet ist, die mit
einem zu ätzenden Siliziumkörper 18, insbesondere einem mit
einer Ätzmaske strukturierten Siliziumwafer, in Kontakt ist.
Weiter ist ein Hochfrequenzgenerator 14 vorgesehen, der eine
Hochfrequenzleistung erzeugt, die über die Substratelektrode
12 in den Siliziumkörper 18 eingekoppelt wird. Somit liegt
an dem Siliziumkörper 18 über die eingekoppelte
Hochfrequenzleistung eine hochfrequente Wechselspannung an.
Diese bewirkt als Ionenbeschleunigungsspannung eine
Beschleunigung von positiv geladenen, in einem Plasma 28
generierten Ionen, die damit zumindest weitgehend nahezu
senkrecht auf die Oberfläche des Siliziumkörpers 18
einfallen. Weiter ist ein Surfatron 16 und ein Hohlleiter 20
vorgesehen. Der Hohlleiter 20 dient zur Einstrahlung oder
Einkopplung elektrischer Felder an das Surfatron 16 zur
Erzeugung des Plasmas 28, insbesondere elektrischer
Hochfrequenzfelder oder bevorzugt elektrischer
Mikrowellenfelder. Dem Surfatron 16 werden von oben weiter
in an sich bekannter Weise Reaktivgase zugeführt.
Zur Analyse der Zusammensetzung des Plasmas 28 als Funktion
der Zeit anhand für die Plasmazusammensetzung typischer
Emissionslinien ist weiter ein optisches
Emissionsspektrometer 24 vorgesehen, das mit einer
Auswerteeinheit 26 in Verbindung steht. Die Auswerteeinheit
26 ist dabei weiter mit einem Sollwerteingang des
Hochfrequenzgenerators 14 verbunden, so daß die von dem
Hochfrequenzgenerator 14 in den Siliziumkörper 18
eingekoppelte hochfrequente Wechselspannung, die die
Ionenbombardierung aus dem Plasma 28 bewirkt, über die
Auswerteeinheit 26 als Funktion der über das optische
Emissionsspektrometer bestimmten Plasmazusammensetzung
geregelt wird. Weiter ist ein Kühlaggregat 30 vorgesehen,
das mit einer Substratelektrodenkühlung 32 in Verbindung
steht, und über das eine Temperatureinstellung der
Substratelektrode 12 und darüber des Siliziumkörpers 18 im
Bereich von -30°C bis +70°C einstellbar ist. Die vom
Hochfrequenzgenerator 14 in die Substratelektrode
eingekoppelte Hochfrequenzleistung bzw. hochfrequente
Wechselspannung kann einerseits eine zeitlich während eines
Ätzschrittes in ihrer Amplitude konstante
Hochfrequenzleistung oder hochfrequente Wechselspannung
sein, sie kann jedoch in bevorzugter Ausgestaltung auch eine
getaktete Hochfrequenzleistung bzw. hochfrequente
Wechselspannung mit variabel zwischen den Ätzschritten
und/oder während eines Ätzschrittes einstellbarem Puls-
Pause-Verhältnis sein, wobei die Pulse besonders bevorzugt
sehr kürz und intensiv und die Pausen zwischen den Pulsen
relativ lang gewählt werden.
Die Plasmaätzanlage 5 und ein damit durchführbares
anisotropes Plasmaätzverfahren ist grundsätzlich, abgesehen
von dem vorgesehenen Emissionsspektrometer 24, der
Auswerteeinheit 26 sowie der darüber geregelten
hochfrequenten Wechselspannung bzw. Hochfrequenzleistung an
dem Siliziumkörper 18, und der Substratelektrodenkühlung 32,
aus DE 42 41 045 C1 bekannt.
Eine Plasmaätzanlage mit einer Vorrichtung zur Kühlung eines
Siliziumkörpers während eines anisotropen Ätzprozesses ist
weiter in der unveröffentlichten Anmeldung DE 198 41 964.3
bereits vorgeschlagen worden. Aus dieser Anmeldung sind auch
weitere Details zur technischen Realisierung der
Substratelektrodenkühlung 32 und dem Kühlaggregat 30 zu
entnehmen.
Kern der Erfindung ist die gezielte und kontrollierte
Modulation der an dem Siliziumkörper 18 effektiv anliegenden
Ionenbeschleunigungsspannung über die Zeitdauer der
Ätzschritte.
Dazu werden die Ätzschritte jeweils in mindestens zwei
Ätzabschnitte unterteilt, wobei in den einzelnen
Ätzabschnitten mit gegenüber dem vorausgehenden Ätzabschnitt
unterschiedlicher hochfrequenter Wechselspannung oder
Hochfrequenzleistung und somit unterschiedlicher effektiver
Ionenbeschleunigung von elektrisch geladenen Teilchen zum
Siliziumkörper 18 aus dem Plasma 28 gearbeitet wird.
Die unterschiedlichen Ionenbeschleunigungsspannungen an dem
Siliziumkörper 18 werden dazu zumindest zeitweise bevorzugt
über entsprechende, unterschiedliche eingekoppelte
Hochfrequenzleistungen des Hochfrequenzgenerators 14
erzeugt.
Im einzelnen wird als erstes Ausführungsbeispiel zu Beginn
eines jeden Ätzschrittes über den Hochfrequenzgenerator 14
zunächst eine Hochfrequenzleistung oder eine hochfrequente
Wechselspannung über die Substratelektrode 12 an den
Siliziumkörper 18 angelegt, welche zum raschen Durchbruch
eines während eines vorausgehenden Passivier- oder
Polymerisationsschrittes erzeugten Ätzgrundpolymers,
beispielsweise in bereits geätzten Trenchgräben, ausreichend
ist. Nachdem das Ätzgrundpolymer in diesem ersten
Ätzabschnitt durchbrochen worden ist, wird dann
beispielsweise die Hochfrequenzleistung so weit reduziert,
daß einerseits eine erneute Bedeckung des Ätzgrundes mit
Polymermaterial verhindert wird, daß diese andererseits aber
noch ausreichend ist zur Aufrechterhaltung des bekannten
Seitenwandpolymerfilmtransports, der seinerseits zur
Bewahrung der lokalen Anisotropie des Plasmaätzverfahrens in
den Ätzschritten notwendig ist.
Ausgehend von einem anisotropen Plasmaätzverfahren für
Silizium, wie es beispielsweise aus DE 42 41 045 C1 bekannt
ist, ist ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter
Parametersatz dann durch folgende Einstellungen für die
verwendeten Gase, Gasflüsse, Plasmaleitungen,
Plasmaleistungen, Dauer der einzelnen Verfahrensschritte und
der Größe der eingekoppelten Hochfrequenzleistung bzw.
anliegenden hochfrequenten Wechselspannung gegeben:
Passivier- oder Polymerisationsschritt:
100 sccm C4F8 bei 10 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, 5 Sekunden Dauer des Passivierschritts, keine Hochfrequenzleistung am Siliziumkörper 18 oder der Substratelektrode 12
Ätzschritt:
Gesamtdauer eines Ätzschrittes: 20 Sekunden
erster Ätzabschnitt des Ätzschrittes:
130 sccm SF6 + 20 sccm O2 bei 20 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, Hochfrequenzleistung von 10 Watt oder Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung (13,56 MHz) von 30 bis 50 Volt, Dauer des ersten Ätzabschnittes: 2 Sekunden (Durchbruchsphase des Ätzgrundpolymers)
zweiter Ätzabschnitt des Ätzschrittes:
130 sccm SF6 + 20 sccm O2 bei 20 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, Hochfrequenzleistung von 4 Watt oder Amplitude der hochfrequente Wechselspannung (13,56 MHz) von 10 bis 20 Volt, Dauer des zweiten Ätzabschnittes: 18 Sekunden (Freihalten des Ätzgrundes von Polymermaterial sowie Vorwärtstreiben des Seitenwandpolymerfilms)
Passivier- oder Polymerisationsschritt:
100 sccm C4F8 bei 10 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, 5 Sekunden Dauer des Passivierschritts, keine Hochfrequenzleistung am Siliziumkörper 18 oder der Substratelektrode 12
Ätzschritt:
Gesamtdauer eines Ätzschrittes: 20 Sekunden
erster Ätzabschnitt des Ätzschrittes:
130 sccm SF6 + 20 sccm O2 bei 20 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, Hochfrequenzleistung von 10 Watt oder Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung (13,56 MHz) von 30 bis 50 Volt, Dauer des ersten Ätzabschnittes: 2 Sekunden (Durchbruchsphase des Ätzgrundpolymers)
zweiter Ätzabschnitt des Ätzschrittes:
130 sccm SF6 + 20 sccm O2 bei 20 µbar Druck, 800 Watt Plasmaleistung, Hochfrequenzleistung von 4 Watt oder Amplitude der hochfrequente Wechselspannung (13,56 MHz) von 10 bis 20 Volt, Dauer des zweiten Ätzabschnittes: 18 Sekunden (Freihalten des Ätzgrundes von Polymermaterial sowie Vorwärtstreiben des Seitenwandpolymerfilms)
Der genannte Parametersatz ist dabei nur als Beispiel zu
verstehen. Geeignete Werte für die Amplitude der
hochfrequenten Wechselspannung und der über diese im
erläuterten Beispiel vorgegebenen effektiven
Ionenbeschleunigungsspannung liegen üblicherweise zwischen
1 Volt und 100 Volt bei einer Frequenz von 1 MHz bis 50 MHz.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird zunächst die
Hochfrequenzleistung innerhalb eines Ätzabschnittes in ihrer
Amplitude zeitlich nicht verändert d. h. der
Hochfrequenzgenerator 14 wird innerhalb der Ätzabschnitte
kontinuierlich bei konstanter Hochfrequenzleistung betrieben
und koppelt damit eine zeitlich in ihrer Amplitude innerhalb
der Ätzabschnitte konstante hochfrequente Wechselspannung in
die Substratelektrode 12 ein.
Die Aufteilung des Ätzschrittes in eine erste, kurze Phase
von 2 Sekunden mit einer relativ hohen Spannungsamplitude an
der Substratelektrode 12 oder dem Siliziumkörper 18 und eine
zweite, lange Phase von 18 Sekunden mit einer relativ
niedrigen Spannungsamplitude ergibt sich dabei aus der
Beobachtung, daß nach ca. 2 Sekunden unter den angegebenen
Bedingungen ein vollständiger Durchbruch des
Ätzgrundpolymers erfolgt ist, und daß danach nur noch mit
reduzierter effektiver Ionenbeschleunigungsspannung zwischen
Plasma 28 und Substratelektrode 12 der
Seitenwandfilmtransport sowie die Unterdrückung der
Redeposition auf dem Ätzgrund aufrechterhalten werden muß.
Eine vorteilhafte Weiterführung des erläuterten ersten
Ausführungsbeispiels ergibt sich dadurch, daß die
Plasmaätzanlage 5 weiterhin eine Vorrichtung aufweist, mit
dem sich der Zeitpunkt des Durchbruches des Ätzgrundpolymers
meßtechnisch anhand einer physikalischen Meßgröße genau
detektieren läßt, so daß die Zeitdauer der einzelnen
Ätzabschnitte mit dieser Vorrichtung während des jeweiligen
Ätzschrittes erfaßt und dynamisch geregelt werden kann.
Als eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise das
optische Emissionsspektrometer 24 zur Plasmadiagnose
geeignet. Dazu wird dieses beispielsweise auf eine
Fluoremissionslinie, beispielsweise auf 687 nm oder 704 nm,
eingestellt, so daß die Intensität der Fluoremission im
Plasma 28 indirekt das Angebot an fluorverzehrender offener
Siliziumfläche anzeigt. Je höher die offene Siliziumfläche
als Funktion der Zeit ist, desto niedriger ist die
gemessenen Fluorintensität, da in diesem Zeitraum viel Fluor
aus dem Plasma 28 für Ätzreaktionen verbraucht wird. Je
niedriger die offene Siliziumfläche, desto höher ist
entsprechend die Fluorintensität. Solange der
Siliziumätzgrund der geätzten Strukturen des Siliziumkörpers
18 polymerbedeckt ist, ist die offene Siliziumfläche
praktisch Null. Im Fall des Durchbruches des
Ätzgrundpolymers wirkt dann aber mehr oder weniger die volle
freigeätzte Siliziumoberfläche als Fluorverbraucher.
Hinsichtlich weiterer, an sich bekannter Details der
Bestimmung der Fluorkonzentration mittels des optischen
Emissionspektrometers 24 und der nachgeschalteten
Auswerteeinheit 26 im Plasma 28 bzw. zur Detektion des
exakten Zeitpunktes des Durchbruchs des Ätzgrundpolymers sei
auf die Anmeldung DE 197 30 644.9 verwiesen.
Im erläuterten Beispiel kann somit mittels des optischen
Emissionsspektrometers 24 die Zeitdauer des ersten
Ätzabschnittes bzw. des Durchbruchs des Ätzgrundpolymers
entweder einmal für den jeweiligen Prozeß festgestellt und
dann fest in die Auswerteeinheit 26 einprogrammiert werden,
so daß diese dann zu den entsprechenden Zeiten die
Hochfrequenzleistung des Hochfrequenzgenerators 14
entsprechend einstellt, und sich somit die dem jeweiligen
Ätzabschnitt zugeordnete hochfrequente Wechselspannung bzw.
effektive Ionenbeschleunigungsspannung am Siliziumkörper 18
einstellt. Alternativ und bevorzugt ist jedoch eine dynami
sche Regelung vorgesehen, wobei aus dem Signal des optischen
Emissionsspektrometers 24 der Intensitätsverlauf der
Fluoremission detektiert wird und über die Auswerteeinheit
26 bevorzugt kontinuierlich einem Ätzabschnitt zugeordnet
wird. Die Auswerteeinheit 26 regelt somit durch
Zusammenwirken mit dem Hochfrequenzgenerator 14 und dem
optischen Emissionsspektrometer 24 die eingekoppelte
Hochfrequenzleistung oder die dem jeweiligen detektierten
Ätzabschnitt zugeordnete hochfrequente Wechselspannung auf
voreingestellte Sollwerte.
Somit ist in einfacher Weise ein Parametersatz für die
Zeitdauer der einzelnen, bevorzugt zwei, Ätzabschnitte
während eines Ätzschrittes ermittelbar, der im übrigen auch
dynamisch von dem beispielhaft angegebenen Parametersatz
während eines Ätzschrittes oder eines Ätzabschnittes
abweichen kann. Daher sind Vorversuche zur Ermittlung des
optimalen Zeitpunktes für die Reduktion der
Hochfrequenzleistung bzw. der effektiven
Ionenbeschleunigungsspannung während eines Ätzschritte nicht
mehr erforderlich.
Alternativ zur optischen Emissionsspektroskopie zur
Erkennung des Ätzgrundpolymerdurchbruchs bzw. des
Zeitpunktes des Übergangs zwischen zwei Ätzabschnitten kann
sowohl bei dynamischer Bestimmung mit nachgeschalteter
Regelung als auch im Fall einer statischen Bestimmung mit
nachgeschalteter Steuerung auch die Laserinterferometrie
bzw. Reflektometrie eingesetzt werden. Beide Verfahren sind
im Stand der Technik als Endpunkterkennungssysteme allgemein
bekannt.
Mit den genannten Vorrichtungen zur Detektion des
Ätzgrundpolymerdurchbruchs ist es weiter problemlos möglich
zu detektieren, ob die in einem zweiten Ätzabschnitt nach
dem Durchbruch eingesetzte Hochfrequenzleistung oder an der
Substratelektrode 12 anliegende hochfrequente
Wechselspannung im Verlauf des zweiten Ätzabschnittes stets
ausreichend ist, um den Ätzgrund der herausgeätzten Struktur
frei von Polymermaterial zu halten.
Reicht diese Spannung dazu zeitweilig nicht aus, äußert sich
dies sofort in einer Redeposition von Polymermaterial auf
dem Ätzgrund, was zu einer Signalveränderung im optischen
Emissionsspektrometer 24 führt, die im Fall einer
dynamischen Regelung mit der Verarbeitungseinheit 26 über
eine Erhöhung der am Siliziumkörper 18 über den
Hochfrequenzgenerator 14 anliegenden Wechselspannung sofort
kompensiert wird.
Für die Größe der eingekoppelten Hochfrequenzleistung oder
die Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung in dem
zweiten Ätzabschnitt nach Durchbruch des Ätzgrundpolymers
gilt dabei allgemein: Sowenig wie möglich, soviel wie nötig.
Eine zu geringe Spannung hat eine unbefriedigende
Anisotropie zur Folge, während eine zu hohe Spannung einen
Verlust an Maskenselektivität, Ätzrate und Anisotropie
bedeutet und eine vermehrte Taschenbildung fördert.
Es sei im übrigen betont, daß das Zurückschalten der
Hochfrequenzleistung oder der am Siliziumkörper 18
anliegenden hochfrequenten Wechselspannung nicht schlagartig
erfolgen muß, sondern auch über eine zeitliche
Rampenfunktion, beispielsweise über eine Zeit von 0,5 sec
bis 4 sec erfolgen kann. Dabei wird nach dem ersten
Ätzabschnitt die Hochfrequenzspannung beispielsweise über
eine Zeit von 2 Sekunden reduziert, nach der sie dann den
Sollwert des zweiten Ätzabschnittes erreicht und auf diesem
gehalten wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß
in Weiterführung des ersten Ausführungsbeispiels in den
Passivier- oder Polymerisationsschritten anstelle mit
800 Watt mit relativ hohen Plasmaleistungen von
beispielsweise 1500 Watt gearbeitet wird, wobei der
Prozeßdruck vorzugsweise im für Passivierung optimalen
Druckbereich von 10 µbar bis 20 µbar und der Gasfluß bei
100 sccm bis 200 sccm liegt.
Damit wird erreicht, daß in den Passivierschritten ein
besonders widerstandsfähiges, relativ dickes
Seitenwandpolymer abgeschieden wird, das im nachfolgenden
Ätzschritt aufgrund seiner durch erhöhte Dichte verbesserten
chemischen Resistenz besonders stabil hält.
Zusätzlich wird in diesem Ausführungsbeispiel über den
Hochfrequenzgenerator 14 auch während der Passivierschritte
bereits eine zusätzliche Ionenbeschleunigung durch Anlegen
einer Hochfrequenzspannung von beispielsweise 5 Volt bis
20 Volt bzw. einer Hochfrequenzleistung von 2 Watt bis
5 Watt eingesetzt, um bereits während der Passivierschritte
einen Transport des abgeschiedenen
Seitenwandpolymermaterials in die Tiefe der erzeugten
Trenchgräben zu bewirken. Damit werden auch die
tieferliegenden Teile der Trenchgräben besonders effektiv
mit einem Seitenwandschutzfilm bedeckt, wobei gleichzeitig
die Dicke des erzeugten Seitenwandfilms in den oberen
Bereichen der Trenchgräben dünner ist als ohne
Ionenbeschleunigung und die Dicke des Seitenwandfilms im
unteren Teil des Trenchgrabens zunimmt.
Je nachdem, ob die Priorität im erläuterten
Ausführungsbeispiel auf der Unterdrückung von sogenannten
"Notching-Effekten" d. h. einer unerwünschten Unterätzung
oder Profilabweichung an dielektrischen Grenzflächen im zu
ätzenden Siliziumkörper 18 oder im Erreichen möglichst hoher
Ätzraten beim Ätzprozeß liegt, wird dann auf
unterschiedliche Weise in den Ätzschritten weiterverfahren.
Liegt die Priorität auf der Vermeidung von "Notching-
Effekten" an dielektrischen Grenzflächen, wird der
nachfolgende Ätzschritt relativ schonend durchgeführt d. h.
die Plasmaleistung verbleibt beispielsweise auf einem
relativ niedrigen Wert von 800 Watt oder wird sogar auf
beispielsweise 600 Watt reduziert. Dadurch wird die
Ionendichte im Plasma 28 insgesamt niedrig gehalten und der
Ätzschritt ist wenig aggressiv. Zur weiteren Minimierung von
elektrischen Aufladungseffekte wird dazu gleichzeitig auch
der Prozeßdruck im Ätzschritt bevorzugt auf 25 µbar bis
40 µbar erhöht.
Nach einem kurzen, sehr intensiven ersten Ätzabschnitt des
Ätzschrittes analog dem ersten Ausführungsbeispiel wird dann
mit dem Durchbruch des nunmehr sehr widerstandsfähigen Ätz
grundpolymers in einen schonenden, zweiten Ätzabschnitt
ebenfalls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Umgeschaltet,
wo dank des nunmehr widerstandsfähigen Seitenwandpolymers
eine sehr wirksame Passivierung der Strukturseitenwand jedes
"Notching" d. h. Profilabweichungen verhindert.
Dabei wird bevorzugt in dem zweiten Ätzabschnitt zusätzlich
der Prozeßdruck der Reaktivgase in der Plasmaätzanlage 5
beispielsweise auf 25 µbar bis 40 µbar nach dem Durchbruch
des Ätzgrundpolymers erhöht und damit die Ionendichte, der
Ionenfluß und Aufladungseffekte im zweiten Ätzabschnitt
nachhaltig reduziert.
Liegt die Priorität dagegen auf der Erzielung einer
möglichst hohen Ätzrate, wird zum Erreichen einer möglichst
hohen Dichte Silizium ätzender Fluorradikale eine möglichst
hohe Leistung in den Ätzzyklen eingesetzt. Dazu wird die
Plasmaleistung im Ätzschritt über die Leistung im
Passivierschritt hinaus auf Werte von 3000 Watt bis
5000 Watt erhöht, wobei bevorzugt mit einem möglichst hohen
Prozeßdruck von beispielsweise 40 µbar bis 100 µbar die
Dichte freier Fluorradikale weiter gesteigert wird. Dieser
hohe Prozeßdruck bewirkt zusätzlich eine Absenkung der
Ionendichte im Ätzschritt, was durch Reduktion des
Ionenstroms zum Siliziumkörper 18 schädliche
Aufladungseffekte vermindert und damit die Profilkontrolle
verbessert.
Insgesamt wird ansonsten auch in dieser Verfahrensvariante
zunächst entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in
einem kurzen, aggressiven ersten Ätzabschnitt des
Ätzschrittes der Ätzgrund von zuvor deponiertem
Polymermaterial befreit, während der nachfolgenden
Ätzabschnitt die beschriebene, bezüglich des
Seitenwandpolymermaterials schonendere Prozeßführung
beinhaltet. Durch die Abscheidung eines besonders robusten
Seitenwandpolymermaterials während des Passivierschrittes
hält dieses dabei dem fluorreichen Ätzschritt besonders gut
stand, so daß entsprechend tief und mit hoher Rate geätzt
werden kann.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht, in
Weiterführung des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels
zusätzlich vor, den Durchbruch durch das Ätzgrundpolymer in
allen Trenchgräben unabhängig von deren Breite oder Tiefe zu
Breite-Verhältnis (Aspektverhältnis) durch gezielte
Einstellung der Temperatur des Siliziumkörpers 18 in etwa
gleichzeitig ablaufen zu lassen.
Im allgemeinen ist die Polymerabtragsgeschwindigkeit in
schmalen Trenchgräben langsamer als in den breiten
Trenchgräben, da mit zunehmenden Aspektverhältnis (Tiefe zu
Breite-Verhältnis) ein immer geringerer Teil der aus dem
Plasma 28 einfallenden Ionen bis zum Ätzgrund gelangt.
Dieser Effekt führt unter anderem zu einer generellen
Abnahme der Ätzrate in schmalen Trenchgräben gegenüber
breiten, was als "RIE-Lag" bezeichnet wird. Andererseits ist
aber auch der Transport von Spezies, beispielsweise
polymerbildenden Monomeren, in die Tiefe der Trenchgräben
zunehmend schwieriger mit wachsendem Aspektverhältnis, d. h.
es erreichen immer weniger polymerbildende Monomere den
Ätzgrund, was schließlich zur Folge hat, daß schmale
Trenchgräben mit einem dünneren Ätzgrundpolymer belegt
werden als breite.
Im erläuterten Beispiel wird daher der ioneninduzierte
Abtrag des Ätzgrundpolymers zusätzlich durch eine Verän
derung der Substrattemperatur in einem Bereich von -30°C bis
+70°C derart eingestellt, daß für alle geätzten Strukturen
in dem Siliziumkörper 18, weitgehend unabhängig von deren
Aspektverhältnis, nahezu gleiche Ätzraten erreicht werden.
Damit wird durch die Einstellung der Temperatur des
Siliziumkörpers 18 über die Substratelektrode 12 und die
Substratelektrodenkühlung 32 beispielsweise ein annähernd
gleichzeitiger Durchbruch des Ätzgrundpolymers im ersten
Ätzabschnitt eines jeden Ätzschrittes für alle
Strukturbreiten erreicht.
Die günstigste Temperatureinstellung wird dazu bevorzugt in
einigen Vorversuchen mittels Testätzungen an
Siliziumkörpern, die beispielsweise analog den später im
Betrieb der Ätzanlage 5 zu prozessierenden Siliziumkörpern
18 strukturiert sind, unter Einsatz des beschriebenen
optischen Emissionsspektrometers 24 oder mittels eines
Reflektometers bestimmt. Dies geschieht, indem in den
Vorversuchen über das optische Emissionsspektrometer 24 der
Durchbruch durch das Ätzgrundpolymer in den Siliziumkörpern
18 über eine Variation der Temperatur des Siliziumkörpers
beispielsweise auf einen möglichst steilen Abfall des
Fluorsignals oder möglichst steilen Anstieg des
Siliziumtetrafluoridsignals hin optimiert wird.
Je geringer die Unterschiede der erforderlichen
Durchbruchszeit des Ätzgrundpolymers zwischen
unterschiedlich breiten Trenchgräben oder geätzten
Strukturen mit unterschiedlichem Aspektverhältnis auf dem
Siliziumkörper 18 daher sind, umso steiler erfolgt der
Abfall des Fluorsignals im optischen Emissionsspektrometer
24. Damit ist über die Variation der Temperatur des
Siliziumkörpers 18 durch die Substratelektrodenkühlung 32
und die Maximierung des Abfalles des Fluorsignals eine
Optimierungsstrategie zum Erreichen eines möglichst
gleichzeitigen Durchbruchs des Ätzgrundpolymers in
unterschiedlichen Strukturen definiert.
Als besonders günstig haben sich Temperaturen von -10°C bis
+30°C, bevorzugt +10°C herausgestellt.
Ein viertes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der
Erfindung sieht vor, daß das im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Zurückschalten der Hochfrequenzleistung oder
der hochfrequenten Wechselspannung des
Hochfrequenzgenerators 14 nach dem Durchbruch des
Ätzgrundpolymers, d. h. zu Beginn und während des zweiten
Ätzabschnittes in den Ätzschritten dadurch erreicht wird,
daß die über den Hochfrequenzgenerator 14 erzeugte, am
Siliziumkörper 18 anliegende hochfrequente Wechselspannung
oder eingekoppelte Hochfrequenzleistung mit einem
zusätzlichen niederfrequenten Modulationsspannungssignal so
moduliert wird, daß die sogenannte "Hüllkurve" der
hochfrequenten Wechselspannung, d. h. die Verbindungslinie
der Wechselspannungsamplituden durch den momentanen Wert der
niederfrequenten Modulationsspannung definiert ist. Das
niederfrequente Modulationssignal aus einem zusätzlich
vorgesehenen, an sich bekannten Niederfrequenzgenerator wird
hierzu in einen zur Amplitudenmodulation vorgesehenen
Eingang des Hochfrequenzgenerators 14 eingespeist. Viele
kommerziell erhältliche Hochfrequenzgeneratoren sind mit
einem entsprechenden Modulationseingang ausgestattet, so daß
diese Funktion vorteilhaft im Sinne dieser Erfindung genutzt
werden kann.
Eine solche Amplitudenmodulation (AM), die sich dann auch
entsprechend auf die effektive Ionenbeschleunigungsspannung
zwischen Substratelektrode 12 und Plasma 28 überträgt, ist
dem Fachmann in der Hochfrequenztechnik an sich bekannt. Im
einfachsten Fall erhält man dieses amplitudenmodulierte
Hochfrequenzsignal aus einer Multiplikation der
hochfrequenten Wechselspannung als Trägerspannung mit dem
niederfrequenten Modulationssignal. Die hochfrequente
Wechselspannung hat dazu, wie erläutert, beispielsweise eine
Frequenz von 1 MHz bis 50 MHz, während die niederfrequente
Modulationsspannung eine bevorzugte Frequenz von 50 Hz bis
1 MHz, besonders bevorzugt 200 Hz bis 10 kHz, hat.
Der zeitliche Spannungsverlauf der niederfrequenten
Modulationsspannung weist dabei einen rechteckförmigen oder
rechteckimpulsförmigen, zumindest abschnittsweise
dreieckförmigen oder, bevorzugt, einen zumindest
abschnittsweise sinusförmigen Verlauf auf.
Einem rechteckförmigen oder rechteckimpulsförmigen Verlauf
der niederfrequenten Modulationsspannung entspricht nach der
Multiplikation mit der hochfrequenten Wechselspannung dann
ein periodisches Ein- und Ausschalten der vom
Hochfrequenzgenerator 14 abgegebenen Hochfrequenzleistung
mit der Frequenz der Modulationsspannung. Alternativ
verfügen viele kommerziell erhältliche
Hochfrequenzgeneratoren über einen speziell zur Modulation
mit einem rechteckförmigen Niederfrequenzsignal vorgesehenen
Eingang, einen sogenannten "Burst"-Eingang: Solange an
diesem "Burst"-Eingang ein oberhalb eines Schwellwerts von
beispielsweise 1 V liegender Pegelwert anliegt, wird
entsprechend vom Hochfrequenzgenerator 14 eine hochfrequente
Wechselspannung oder Hochfrequenzleistung des gewünschten,
voreingestellten Sollwertes erzeugt. Bei einem Pegelwert
unterhalb dieses Schwellwerts, beispielsweise bei einem
Pegelwert 0 V, wird vom Hochfrequenzgenerator 14 keine
hochfrequente Wechselspannung oder Hochfrequenzleistung
erzeugt. Dieser Steuerung des Hochfrequenzgenerators 14
entspricht ein periodisches Ein- und Ausschälten des
Hochfrequenzgenerators 14 mit der Frequenz der
niederfrequenten Modulationsspannung.
Der Vorteil eines Burst-Eingangs gegenüber gewöhnlichen Ein-
und Ausschaltvorgängen besteht in besonders schnell und
reproduzierbar ablaufenden Schaltvorgängen.
Im einzelnen wird im erläuterten Ausführungsbeispiel während
eines ersten Ätzabschnittes eines Ätzschrittes, d. h. bis zum
Durchbruch des Ätzgrundpolymers, zunächst über den
Hochfrequenzgenerator 14 eine hochfrequente Wechselspannung
mit konstanter Amplitude d. h. ohne eine zusätzliche
Modulation an den Siliziumkörper 18 angelegt. Nach dem
Durchbruchs des Ätzgrundpolymers, der analog den
vorausgehenden Ausführungsbeispielen beispielsweise mittels
des optischen Emissionspektrometers 24 bestimmt wird, und
der somit dynamisch die Zeitdauer des ersten Ätzabschnittes
bestimmt, wird dann in einem zweiten Ätzabschnitt mit einer
reduzierten effektiven Ionenbeschleunigung weitergearbeitet.
Dazu werden in diesem zweiten Ätzabschnitt durch eine
entsprechende zusätzlich erzeugte niederfrequente
Modulationsspannung, mit der die eigentliche hochfrequente
Wechselspannung in an sich bekannter Weise moduliert wird,
hochfrequente Schwingungspakete oder Hochfrequenzimpulse mit
einer beispielsweise rechteckförmigen,
rechteckimpulsförmigen oder abschnittsweise annähernd
sinusförmigen Einhüllenden in zeitlichem Abstand periodisch
auf die Substratelektrode 12 bzw. den Siliziumkörper 18
gegeben.
Im einfachsten Fall weist die Einhüllende der hochfrequenten
Wechselspannungspulse in diesem zweiten Ätzabschnitt einen
sinusförmigen Verlauf auf, so daß sich die effektive
Ionenbeschleunigungsspannung, auf die sich diese Modulation
überträgt, gegenüber dem ersten Ätzabschnitt halbiert.
Eine Absenkung der effektiven Ionenbeschleunigung im zweiten
Ätzabschnitt läßt sich zusätzlich oder alternativ durch
einen größeren zeitlichen Abstand der hochfrequenten
Wechselspannungspulse voneinander oder durch eine zeitliche
Verkürzung der Dauer der Wechselspannungspulse erreichen.
Entsprechend dem jeweiligen über den zeitlichen Abstand und
die zeitliche Dauer der hochfrequenten Wechselspannungspulse
definierten "Impuls-Pause-Verhältnis" nimmt dann auch die
effektive Ionenbeschleunigungsspannung zur Substratelektrode
12 und damit zum zu ätzenden Siliziumkörper 18 zu oder ab.
Typische Impuls-Pause-Verhältnisse liegen zwischen 0,01 bis
1. Besonders bevorzugt sind Impuls-Pause-Verhältnisse
zwischen 0,05 und 0,2.
Das erläuterte Verfahren zur Veränderung der effektiven
Ionenbeschleunigungsspannung im zweiten Ätzabschnitt mittels
einer zusätzlichen, in ihrer Frequenz einstellbaren, relativ
niederfrequenten Modulationsspannung sowie einem variabel
einstellbaren Impuls-Pause-Verhältnis ist offensichtlich
auch zur Einstellung der effektiven Ionenbeschleunigung im
ersten Ätzabschnitt geeignet und dort sehr vorteilhaft.
So können beispielsweise unterschiedliche
Ionenbeschleunigungsspannungen in den verschiedenen
Ätzabschnitten oder Prozeßschritten des erfindungsgemäßen
Ätzverfahrens auch dadurch erreicht werden, daß eine
zeitlich hinsichtlich ihrer Amplitude unveränderte
hochfrequente Wechselspannung oder eingekoppelte
Hochfrequenzleistung des Hochfrequenzgenerators 14 verwendet
wird, daß diese Wechselspannung oder Hochfrequenzleistung
dann aber über die, zusätzliche niederfrequente
Modulationsspannung zumindest zeitweise mit
unterschiedlichen Frequenzen oder Signalformen moduliert
wird, oder unterschiedliche Impuls-Pause-Verhältnisse
aufweist. Speziell im Fall eines rechteckförmigen
Impulsverlauf kann der Hochfrequenzgenerator 14 auf diese
Weise unter Verwendung seines "Burst"-Eingangs mit einer
niederfrequenten Rechteckspannung mit variablem Impuls-
Pause-Verhältnis periodisch ein- und ausgeschaltet
("gepulst") werden. Damit werden Hochfrequenzimpulse mit
einer annähernd rechteckförmigen Einhüllenden generiert, die
ein einstellbares Impuls-Pause-Verhältnis aufweisen, das
bevorzugt deutlich kleiner als 1 ist und insbesondere
zwischen 0,2 und 0,01 liegt.
Durch den Einsatz von hochfrequenten Wechselspannungspulsen
während des zweiten Ätzabschnittes in den Ätzschritten wird
somit der Ätzgrund während der Dauer dieser Pulse immer
wieder freigeräumt und auch nur in diesen Phasen ein
Vorwärtstreiben des Seitenwandpolymerfilms bewirkt. In der
Zeit zwischen zwei Pulsen findet dann zwar eine gewisse (Re-
)Deposition auf dem Ätzgrund und auch ein gewisser
Seitenwandangriff infolge Fehlens eines
Vorwärtssputtereffekts an der Seitenwand, d. h. geringer
lokaler Anisotropie, statt, der nächste hochfrequente
Wechselspannungspuls räumt den Ätzgrund dann aber wieder
frei und gewährleistet auch ein Vorwärtstreiben des
Seitenwandfilms weiter in den Trenchgraben hinein.
Da nach dem ersten Entfernen des initialen Polymerfilms am
Ätzgrund zu Beginn eines jeden Ätzschrittes im ersten
Ätzabschnitt nur noch zufällige Redepositionen vom Ätzgrund
zu beseitigen sind, ist ein derartiger Einsatz von nur
relativ kurzen, dafür aber jeweils intensiven
Wechselspannungspulsen während des zweiten Ätzabschnittes
jedoch vielfach ausreichend.
Die Prozeßführung mit einer niederfrequenten Modulation der
hochfrequenten Wechselspannung oder Hochfrequenzleistung
und/oder einem definiert eingestellten Impuls-Pause-
Verhältnis der hochfrequenten Wechselspannungspulse während
der einzelnen Ätzabschnitte hat gegenüber den übrigen
Ausführungsbeispielen den sehr wesentlichen zusätzlichen
Vorteil, daß innerhalb der Pulspausen d. h. keine anliegende
Ionenbeschleunigungsspannung oder nur geringen effektiven
Ionenbeschleunigungsspannungen in dem Siliziumkörper 18
jeweils eine Entladung von zuvor unvermeidlich induzierten
Aufladungen ermöglicht wird.
Besonders bevorzugt zur Vermeidung von induzierten
Aufladungen ist dabei die Verwendung möglichst kurzer,
intensiver Hochfrequenzimpulse, d. h. kurzer
Hochfrequenzimpulse mit hohen Spannungsamplituden und
relativ langen Pausen zwischen den einzelnen
Hochfrequenzimpulsen. In diesem Fall findet während der
kurzen Dauer der intensiven Impulse, die die einfallenden
Ionen kurzzeitig auf hohe Ionenenergien beschleunigen,
zunächst nur eine geringe Aufladung eines beispielsweise
dielektrischen Ätzgrunds statt.
Diese, an sich bereits geringe Aufladung wird dann in den
relativ langen Pausen zwischen den einzelnen
Hochfrequenzimpulsen weiter zusätzlich über Entladung
reduziert, bevor der nächste kurze Hochfrequenzimpulsen mit
entsprechend hoher Ionenbeschleunigung folgt. Für eine
derartige Modulation mit möglichst kurzen
Hochfrequenzimpulsen und langen Pausen zwischen den Pulsen
wird bevorzugt eine niederfrequente Wiederholfrequenz von
50 Hz bis 10 kHz eingesetzt.
Im übrigen ist es selbstverständlich möglich, die
vorhergehend beschriebene Modulation der hochfrequenten
Wechselspannung und die Variation des Impuls-Pause-
Verhältnisses miteinander zu kombinieren.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel sieht weiter vor, einen
zweiten, zusätzlichen Hochfrequenzgenerator einzusetzen, der
analog dem Hochfrequenzgenerator 14 aufgebaut ist und
ebenfalls mit der Substratelektrode 12 in Verbindung steht,
und der im ersten Ätzabschnitt jeweils auf das Signal des
Hochfrequenzgenerators 14 aufgeschaltet wird. Dieser zweite
zusätzliche Generator wird dabei bevorzugt derart betrieben,
daß er dem Signal des Hochfrequenzgenerators 14 kurze
Hochfrequenzimpulse mit niedrigen Impuls-Pause-Verhältnis
überlagert.
Weiter ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn beide
Hochfrequenzgeneratoren auf unterschiedlichen Frequenzen,
beispielsweise auf 2 MHz und 13,56 MHz, arbeiten, so daß der
Hochfrequenzgenerator 14 durchgehend betrieben wird und der
zweite Hochfrequenzgenerator nur während sogenannter "Burst-
Phasen" zugeschaltet wird, die beispielsweise dem Durchbruch
des Ätzgrundpolymers dienen.
Durch die Verwendung unterschiedlicher Frequenzen für beide
Generatoren wird in einfacher Weise eine elektrische
Isolation der Generatoren gegeneinander durch zugeordnete,
unterschiedlich abgestimmte Anpaßnetzwerke erreicht, und
somit eine gegenseitige Leistungseinkopplung der Generatoren
ineinander vermieden.
Im übrigen lassen sich die vorstehenden Ausführungsbeispiele
auch mit einer zumindest zeitweiligen Zugabe eines, chemisch
besonders aggressiv gegenüber dem Ätzgrundpolymer wirkenden
Gases, beispielsweise O2 oder bevorzugt NF3, kombinieren,
wobei dieses besonders aggressive Gas mit einem Gasfluß von
2 sccm bis 20 sccm bevorzugt lediglich während des ersten
Ätzabschnittes zur Unterstützung eines möglichst schnellen
Ätzgrundpolymerdurchbruchs eingesetzt und nach erfolgtem
Durchbruch während des zweiten Ätzabschnittes dann nicht
mehr dem Prozeßgas zugesetzt wird.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele erläutern das
erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel der anisotropen
Ätzung von Silizium. Das Verfahren ist jedoch nicht auf
Silizium beschränkt, sondern eignet sich, teilweise
verbunden mit einer dem Fachmann an sich bekannten Anpassung
der Prozeßparameter und Reaktivgase, auch für andere
Halbleitermaterialien wie beispielsweise Ge, GaAs, AlN, und
GaP.
5
Plasmaätzanlage
10
Ätzkammer
12
Substratelektrode
14
Hochfrequenzgenerator
16
Surfatron
18
Siliziumkörper
20
Resonator
24
optisches Emissionsspektrometer
26
Auswerteeinheit
28
Plasma
30
Kühlaggregat
32
Substratelektrodenkühlung
Claims (20)
1. Verfahren zum anisotropen Ätzen von Strukturen in
einem Halbleiterkörper, insbesondere von mit einer Ätzmaske
lateral exakt definierten Ausnehmungen in einem
Siliziumkörper (18), mittels eines Plasmas (28), wobei an
dem Halbleiterkörper zumindest während eines über eine
vorgegebene Zeitdauer andauernden Ätzschrittes eine
Ionenbeschleunigungsspannung zwischen dem Plasma (28) und
dem Halbleiterkörper angelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauer des Ätzschrittes in mindestens zwei
Ätzabschnitte unterteilt wird, zwischen denen die angelegte
Ionenbeschleunigungsspannung jeweils verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Halbleiterkörper ein strukturierter Siliziumwafer
verwendet wird, der mit einer Substratelektrode (12) in
Verbindung steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die anliegende
Ionenbeschleunigungsspannung von einer an der
Substratelektrode (12) anliegenden hochfrequenten
Wechselspannung hervorgerufen wird, die eine Amplitude
zwischen 1 Volt und 200 Volt, insbesondere von 10 Volt bis
70 Volt, und eine Frequenz von 1 MHz bis 50 MHz hat.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die hochfrequente Wechselspannung mit mindestens einem
Hochfrequenzgenerator (14) erzeugt wird, der in den
Halbleiterkörper eine Hochfrequenzleistung einkoppelt, und
daß die eingekoppelte Hochfrequenzleistung entsprechend der
sich während der Ätzschritte verändernden hochfrequenten
Wechselspannungen verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauer des Ätzschrittes in zwei Zeitabschnitte
unterteilt wird, wobei während des ersten Ätzabschnittes
eine höhere hochfrequente Wechselspannung und/oder eine
höhere Hochfrequenzleistung verwendet wird, als während des
zweiten Ätzabschnittes.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß während des ersten Ätzabschnittes eine hochfrequente
Wechselspannung mit einer Amplitude von 20 Volt bis 70 Volt
und während des zweiten Ätzabschnittes eine hochfrequente
Wechselspannung mit einer Amplitude von 10 Volt bis 20 Volt
eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ätzschritte alternierend mit Passivierschritten
durchgeführt werden, wobei die anliegende
Ionenbeschleunigungsspannung während der Passivierschritte
abgeschaltet oder zumindest deutlich reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest die Länge des ersten
Ätzabschnittes während eines Ätzschrittes mittels einer
Vorrichtung zur Detektion eines Polymerdurchbruchs,
insbesondere eines Ätzgrundpolymerdurchbruchs, bestimmt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als Vorrichtung zur Detektion des Polymerdurchbruchs ein
optisches Emissionsspektrometer (24), ein
Laserinterferometer oder ein Reflektometer eingesetzt wird,
das kontinuierlich oder stichpunktartig eine den
Ätzgrundpolymerdurchbruch charakterisierende physikalische
Meßgröße bestimmt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest die Zeitdauer des ersten
Ätzabschnittes statisch über Vorversuche oder kontinuierlich
und dynamisch bestimmt wird, wobei die Vorrichtung zur
Detektion des Polymerdurchbruchs über den
Hochspannungsgenerator (14) die Größe der an dem
Halbleiterkörper anliegenden hochfrequenten Wechselspannung
und/oder Hochfrequenzleistung als Funktion der Zeit regelt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Detektion des Polymerdurchbruchs die
Zeitdauer des ersten Ätzabschnittes dynamisch anhand des
erfolgten Polymerdurchbruchs bestimmt und regelt.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur
Einstellung der Temperatur des Halbleiterkörpers vorgesehen
ist, mit der die Temperatur des Halbleiterkörpers derart
eingestellt wird, daß eine Änderung der den
Ätzgrundpolymerdurchbruch charakterisierenden physikalischen
Meßgröße pro Zeiteinheit maximal wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Halbleiterkörpers in einem Bereich
von -30°C bis +70°C derart eingestellt wird, daß ein
Polymerdurchbruch, insbesondere ein
Ätzgrundpolymerdurchbruch, zumindest weitgehend unabhängig
vom Aspektverhältnissen der geätzten Strukturen,
insbesondere geätzter Trenchgräben, erfolgt.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der
angelegten Ionenbeschleunigungsspannung zwischen den
Ätzabschnitten und/oder den Ätzschritten und den
Passivierschritten abrupt oder kontinuierlich unter Einsatz
einer zeitlichen Rampenfunktion erfolgt.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der angelegten
Ionenbeschleunigungsspannung zwischen den Ätzabschnitten
und/oder zwischen den Ätzschritten und den
Passivierschritten weiterhin der Prozeßdruck und/oder die
Plasmaleistung und/oder der Gasfluß und/oder die
Zusammensetzung des eingesetzten Reaktivgases verändert
wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der
anliegenden hochfrequenten Wechselspannung oder der
eingekoppelten Hochfrequenzleistung mit einem
niederfrequenten Modulationssignal aus einem
Niederfrequenzgenerator moduliert, getaktet oder gepulst
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das niederfrequente Modulationssignal eine Frequenz von
50 Hz bis 1 MHz hat und einen rechteckförmigen,
rechteckimpulsförmigen, zumindest abschnittsweise
dreieckförmigen oder zumindest abschnittsweise sinusförmigen
Signalverlauf aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das niederfrequente Modulationssignal ein Rechtecksignal
oder Rechteckimpulssignal mit einstellbarem, zumindest
zwischen den Ätzabschnitten unterschiedlichem Puls-Pause-
Verhältnis ist, das die Amplitude der eingekoppelten
Hochfrequenzleistung taktet, und das der anliegenden
Ionenbeschleunigungsspannung ein entsprechendes Puls-Pause-
Verhältnis aufprägt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Puls-Pause-Verhältnis zwischen 0,01 und 1,
insbesondere zwischen 0,01 und 0,2 liegt.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Plasma (28) zumindest zeitweilig, insbesondere
während des ersten Ätzabschnittes, ein chemisch gegenüber
dem Ätzgrundpolymer aggressives Gas zugesetzt wird.
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---|---|---|---|
DE19919832A DE19919832A1 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen von Halbleitern |
DE50014779T DE50014779D1 (de) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Verfahren zum anisotropen plasmaätzen von halbleitern |
EP00931030A EP1095401B1 (de) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Verfahren zum anisotropen plasmaätzen von halbleitern |
KR1020007014853A KR100739358B1 (ko) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | 반도체를 이방성 플라즈마 에칭하는 방법 |
JP2000616056A JP2002543611A (ja) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | 半導体の異方性プラズマエッチング方法 |
PCT/DE2000/001296 WO2000067306A1 (de) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Verfahren zum anisotropen plasmaätzen von halbleitern |
US09/720,758 US6720268B1 (en) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Method for anisotropic plasma etching of semiconductors |
US10/473,831 US7361287B2 (en) | 1999-04-30 | 2002-06-28 | Method for etching structures in an etching body by means of a plasma |
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---|---|---|---|
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WO (1) | WO2000067306A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10142010A1 (de) * | 2001-08-28 | 2003-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen einer Linse aus GaP-basiertem Halbleitermaterial |
US6899817B1 (en) | 1999-07-20 | 2005-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma |
US6926844B1 (en) | 1999-11-27 | 2005-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Plasma etching method having pulsed substrate electrode power |
US7811941B1 (en) | 1999-07-20 | 2010-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma |
DE102006002106B4 (de) * | 2006-01-17 | 2016-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Sensor mit perforationsoptimierter Membran sowie ein geeignetes Hestellungsverfahren |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7361287B2 (en) * | 1999-04-30 | 2008-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Method for etching structures in an etching body by means of a plasma |
JP3555084B2 (ja) | 2001-06-11 | 2004-08-18 | Necエレクトロニクス株式会社 | 半導体基板に対するプラズマ処理方法及び半導体基板のためのプラズマ処理装置 |
FR2827592B1 (fr) * | 2001-07-23 | 2003-08-22 | Invensil | Silicium metallurgique de haute purete et procede d'elaboration |
DE10309711A1 (de) * | 2001-09-14 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einätzen von Strukturen in einem Ätzkörper mit einem Plasma |
US7025895B2 (en) * | 2002-08-15 | 2006-04-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and method |
JP2004128159A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高周波プラズマ発生装置および高周波プラズマ発生方法 |
US20040097077A1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-05-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for etching a deep trench |
US7163721B2 (en) * | 2003-02-04 | 2007-01-16 | Tegal Corporation | Method to plasma deposit on organic polymer dielectric film |
US6982175B2 (en) * | 2003-02-14 | 2006-01-03 | Unaxis Usa Inc. | End point detection in time division multiplexed etch processes |
US20050112891A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-26 | David Johnson | Notch-free etching of high aspect SOI structures using a time division multiplex process and RF bias modulation |
US7959819B2 (en) * | 2004-06-29 | 2011-06-14 | Shouliang Lai | Method and apparatus for reducing aspect ratio dependent etching in time division multiplexed etch processes |
US7151883B2 (en) * | 2004-10-08 | 2006-12-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photonic crystal device and methods |
FR2880470B1 (fr) * | 2004-12-31 | 2007-04-20 | Cit Alcatel | Dispositif et procede pour le controle de la profondeur de gravure lors de la gravure alternee par plasma de substrats semi-conducteurs |
EP1786027A3 (de) * | 2005-11-14 | 2009-03-04 | Schott AG | Plasma-Àtzen von konischen Strukturen |
JP4660498B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 基板のプラズマ処理装置 |
US8273663B2 (en) * | 2009-11-09 | 2012-09-25 | 3M Innovative Properties Company | Process for anisotropic etching of semiconductors |
EP2499663A2 (de) * | 2009-11-09 | 2012-09-19 | 3M Innovative Properties Company | Ätzverfahren für halbleiter |
US8384183B2 (en) * | 2010-02-19 | 2013-02-26 | Allegro Microsystems, Inc. | Integrated hall effect element having a germanium hall plate |
JP5223878B2 (ja) | 2010-03-30 | 2013-06-26 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
US8767299B2 (en) | 2010-10-18 | 2014-07-01 | International Business Machines Corporation | Embedded vertical optical grating for heterogeneous integration |
JP5961794B2 (ja) * | 2012-08-29 | 2016-08-02 | サムコ株式会社 | 高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法 |
US11664195B1 (en) | 2021-11-11 | 2023-05-30 | Velvetch Llc | DC plasma control for electron enhanced material processing |
US11688588B1 (en) | 2022-02-09 | 2023-06-27 | Velvetch Llc | Electron bias control signals for electron enhanced material processing |
US11869747B1 (en) | 2023-01-04 | 2024-01-09 | Velvetch Llc | Atomic layer etching by electron wavefront |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3706127C2 (de) * | 1986-04-28 | 1989-01-19 | University Of Tokyo, Tokio/Tokyo, Jp | |
DE4010672A1 (de) * | 1990-04-03 | 1991-10-10 | Leybold Ag | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von werkstuecken durch reaktives ionenaetzen |
DE4241045C1 (de) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
US5476807A (en) * | 1993-04-15 | 1995-12-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming fine patterns in a semiconductor device |
EP0729175A1 (de) * | 1995-02-24 | 1996-08-28 | International Business Machines Corporation | Verfahren zur Erzeugung von tiefen und vertikalen Strukturen in Silizium-Substraten |
DE19730644C1 (de) * | 1997-07-17 | 1998-11-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Erkennen des Übergangs unterschiedlicher Materialien in Halbleiterstrukturen bei einer anisotropen Tiefenätzung |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR900007687B1 (ko) * | 1986-10-17 | 1990-10-18 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 플라즈마처리방법 및 장치 |
JP2918892B2 (ja) * | 1988-10-14 | 1999-07-12 | 株式会社日立製作所 | プラズマエッチング処理方法 |
KR900013595A (ko) * | 1989-02-15 | 1990-09-06 | 미다 가쓰시게 | 플라즈마 에칭방법 및 장치 |
US5458732A (en) | 1992-04-14 | 1995-10-17 | Texas Instruments Incorporated | Method and system for identifying process conditions |
DE4317623C2 (de) * | 1993-05-27 | 2003-08-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum anisotropen Plasmaätzen von Substraten und dessen Verwendung |
JP3424182B2 (ja) * | 1994-09-13 | 2003-07-07 | アネルバ株式会社 | 表面処理装置 |
US5683538A (en) | 1994-12-23 | 1997-11-04 | International Business Machines Corporation | Control of etch selectivity |
US5605600A (en) * | 1995-03-13 | 1997-02-25 | International Business Machines Corporation | Etch profile shaping through wafer temperature control |
US5983828A (en) * | 1995-10-13 | 1999-11-16 | Mattson Technology, Inc. | Apparatus and method for pulsed plasma processing of a semiconductor substrate |
EP0822582B1 (de) * | 1996-08-01 | 2003-10-01 | Surface Technology Systems Plc | Verfahren zur Ätzung von Substraten |
US6258287B1 (en) * | 1996-08-28 | 2001-07-10 | Georgia Tech Research Corporation | Method and apparatus for low energy electron enhanced etching of substrates in an AC or DC plasma environment |
DE19641288A1 (de) * | 1996-10-07 | 1998-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Plasmaätzen verschiedener Substrate |
JPH113879A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Hitachi Ltd | 表面処理装置およびその運転方法 |
US6187685B1 (en) * | 1997-08-01 | 2001-02-13 | Surface Technology Systems Limited | Method and apparatus for etching a substrate |
DE19841964B4 (de) | 1998-09-14 | 2004-08-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Einstellung der Ätzgeschwindigkeit beim anisotropen Plasmaätzen von lateralen Strukturen |
-
1999
- 1999-04-30 DE DE19919832A patent/DE19919832A1/de not_active Ceased
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000616056A patent/JP2002543611A/ja active Pending
- 2000-04-26 WO PCT/DE2000/001296 patent/WO2000067306A1/de active IP Right Grant
- 2000-04-26 DE DE50014779T patent/DE50014779D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-26 KR KR1020007014853A patent/KR100739358B1/ko active IP Right Grant
- 2000-04-26 EP EP00931030A patent/EP1095401B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-26 US US09/720,758 patent/US6720268B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3706127C2 (de) * | 1986-04-28 | 1989-01-19 | University Of Tokyo, Tokio/Tokyo, Jp | |
DE4010672A1 (de) * | 1990-04-03 | 1991-10-10 | Leybold Ag | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von werkstuecken durch reaktives ionenaetzen |
DE4241045C1 (de) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
US5476807A (en) * | 1993-04-15 | 1995-12-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming fine patterns in a semiconductor device |
EP0729175A1 (de) * | 1995-02-24 | 1996-08-28 | International Business Machines Corporation | Verfahren zur Erzeugung von tiefen und vertikalen Strukturen in Silizium-Substraten |
DE19730644C1 (de) * | 1997-07-17 | 1998-11-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Erkennen des Übergangs unterschiedlicher Materialien in Halbleiterstrukturen bei einer anisotropen Tiefenätzung |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6899817B1 (en) | 1999-07-20 | 2005-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma |
US7811941B1 (en) | 1999-07-20 | 2010-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma |
US6926844B1 (en) | 1999-11-27 | 2005-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Plasma etching method having pulsed substrate electrode power |
DE10142010A1 (de) * | 2001-08-28 | 2003-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen einer Linse aus GaP-basiertem Halbleitermaterial |
DE102006002106B4 (de) * | 2006-01-17 | 2016-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Sensor mit perforationsoptimierter Membran sowie ein geeignetes Hestellungsverfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100739358B1 (ko) | 2007-07-18 |
DE50014779D1 (de) | 2007-12-27 |
JP2002543611A (ja) | 2002-12-17 |
EP1095401B1 (de) | 2007-11-14 |
KR20010053225A (ko) | 2001-06-25 |
EP1095401A1 (de) | 2001-05-02 |
US6720268B1 (en) | 2004-04-13 |
WO2000067306A1 (de) | 2000-11-09 |
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---|---|---|
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WO2001088950A1 (de) | Plasmaätzanlage | |
EP1401249A2 (de) | Plasmaquelle |
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