Plasmaetsingsproces

Plasmaetsingsproces is een methode in de micro- en nano-fabricage om materiaal uit een substraat te verwijderen volgens een vooraf gevormd patroon. Het combineert fysische bombardementen met chemische reacties in een plasma, waardoor metalen, dieptes en diepte-contouren gecontroleerd kunnen worden gevormd. Doel is vaak anisotrope etching met scherpe zijwanden en gespecificeerde dieptes, bijvoorbeeld bij patroonvorming in silicium, dieptetranches, connects en vias.

Tijdens een plasmaetsingsproces wordt een gasmengsel in vacuüm gebracht en geioniseerd tot plasma door RF- of microwave-energie. De gegenereerde ionen en radicalen reageren met het oppervlak en breken bindingen, waarna vluchtige by-producten worden verwijderd. Afhankelijk van de procescondities kan het etsen vooral fysiek of chemisch zijn, of een combinatie daarvan. Belangrijke uitvoeringen zijn Reactive Ion Etching (RIE) en Inductively Coupled Plasma etching (ICP-RIE). RIE combineert gericht ionbombardement met chemische stap, terwijl ICP ook een aparte inductieve bron inzet voor hogere plasmadichtheden en betere controle over etssnelheden en anisotropie.

Belangrijke procesparameters zijn het gasmengsel (bijv. SF6, CF4, Cl2, O2), de druk, het toegepaste vermogen en de temperatuur van het substraat. De bias spanning regelt de richting van het bombardement en daarmee de anisotropie; de etssnelheid en selectiviteit ten opzichte van maskermaterialen (zoals photoresist, SiO2 of Si3N4) bepalen hoe lang het etsen kan plaatsvinden zonder het masker te beschadigen. Toepassingen omvatten CMOS-fabricage, MEMS en displaytechnologie. Veiligheid en milieuaspecten betreffen het gebruik en de omgang met fluorhoudende en halogeengassen en de passende afzuiging en afvalverwerking.