Bosch-Prozess
Der Bosch-Prozess ist ein trockener Ätzprozess aus dem Bereich der Mikrostrukturtechnologie. Er wird dazu verwendet, um möglichst tiefe Strukturen in Silizium-Wafer zu ätzen. Andere Namensgebungen für diesen Prozess sind: DRIE (Deep Reactive Ion Etching) und ASE (Advanced Silicon Etching).Der Bosch-Prozess besteht aus alternierenden Ätz- und Passivierungszyklen. Ziel is es möglichst anisotrop zu ätzen, also richtungsabhängig. Beispielsweise können so sehr schmale Gräben geätzt werden.
DRIE-Leistungsdaten
-Aspektverhältnis (Tiefe:Breite) bis 30:1
-Flankenwinkel 90 ° +- 2°
-Ätzrate (max) 20 µm/min ; (standard) 1-2 µm/min
-Oberflächenrauhigkeit: 10 nm
-Einwaferprozess (kein Batchprozess)
Prozess-Ablauf
Hier das Verfahren im Detail:
*Ein Silizium-Wafer wird mit einer Aluminium-Maske belegt
*Das gasförmige wird in die Ätzkammer geleitet. Die Ätzparameter (Druck, Temperatur,...) werden so eingestellt, dass es zur Polymerisation kommt und sich eine Teflon ähnliche Schicht (Passivierungsschicht) auf die Waferoberfläche legt.
*Die Gaszusammensetzung in der Kammer wird geändert: wird ersetzt durch Argon und . Durch Einschalten eines Hochfrequenz-Plasma wird folgender Ätzprozess eingeleitet:
Die Argon Ionen werden beschleunigt und treffen senkrecht auf die Oberfläche. So zerstören sie die Passivierungsschicht, jedoch nicht an den Wänden der Aluminiummaske (diese Wände sind parallel zur Ionenflugrichtung und senkrecht zur Waferoberfläche). Dass die Wände durch die verbleibende Polymerschicht passiviert werden ist notwendig für die gewünschte Anisotropie des Prozesses!
Die Radikale ätzen derweil das Silizium und die Polymerschicht wird entfernt. Die Aluminiummaske wird nicht weggeätzt.*Der Prozess beginnt von vorne: werde in die Kammer gelassen, es bildet sich eine Passivierungsschicht, die die Wände des Grabens schützt und so beim nächsten Schritt langsamer geätzt werden.Der Zyklus wird so oft wiederholt, bis die gewünschte Tiefe erreicht wird.
Da das Silizium bei jedem Ätzschritt ein wenig unterätzt wird, sind die Wände nicht glatt, sondern leicht gewellt.
Quellen
• Vorlesungsskript von Prof. Zengerle vom Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg
• Homepage der Mikrostrukturteknik Vorlesung an der Universität Uppsala, Schweden (leider nur auf schwedisch!)
