Ätzmethoden

Ätzmethoden umfassen Verfahren zum Entfernen von Material durch chemische Reaktionen oder durch physikalische Prozesse. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Halbleiterfertigung, der Herstellung von Leiterplatten, im MEMS-Bereich sowie in der Glas- und Metallbearbeitung. Grundsätzlich lassen sich Ätzprozesse in feuchte chemische Ätzung, elektrochemische Ätzung und Trockenätzung einordnen.

Feuchte chemische Ätzung bezeichnet den Abtrag durch flüssige Reagenzien. Der Prozess kann isotrop verlaufen oder anisotrop sein, abhängig von Material, Lösung und Temperatur. Beispiele sind HF-haltige Lösungen zum Entfernen von Siliziumdioxid sowie alkalische Ätzmittel wie KOH oder TMAH, die häufig eine anisotrope Siliziumätzung ermöglichen. Für Metalle kommen je nach Legierung andere Chemikalien zum Einsatz. Die Wahl des Ätzmittels bestimmt Geschwindigkeit, Richtwirkung und Selektivität gegenüber Maskenmaterialien.

Elektrochemische Ätzung nutzt den Strom durch eine Elektrolytlösung, wodurch Material an der Elektrodenoberfläche kontrolliert abgetragen wird. Der Abtrag lässt sich durch Stromdichte, Potenzial und Elektrolytkonzentration präzise steuern. Typische Anwendungen finden sich in der galvanischen Abtragung von Metallen in Leiterplatten sowie in bestimmten MEMS-Strukturen, wo Masken und Elektroden die Formgebung definieren.

Trockenätzung verwendet energiereiche Teilchen in Plasma. Zu den gängigen Verfahren gehören RIE (Reaktives Ionenätzen), ICP-RIE und DRIE. Sie ermöglichen meist anisotrope Strukturen mit hohem Aspect Ratio, da die Ioneneinwirkung vertikale Seitenwände fördert. Typische Gaschemistrien umfassen Fluorverbindungen wie SF6, CHF3 oder CF4 in Kombination mit O2; DRIE-Verfahren wie der Bosch-Prozess wechseln passivierende und angreifende Phasen, um saubere, senkrechte Wände zu erzeugen.

Die Wahl des Ätzprozesses hängt von Material, Geometrie, gewünschter Richtungswirkung, Selektivität, Kosten und Umweltaspekten ab. Sicherheit, Umweltauflagen und Entsorgung spielen bei allen Methoden eine wesentliche Rolle.