Was ist ein Plasmaätzer?
Ein Plasmaätzer ist eine Vorrichtung, die Plasma verwendet, um die Schaltungspfade zu erzeugen, die von integrierten Halbleiterschaltungen benötigt werden. Der Plasmaätzer emittiert dazu einen genau ausgerichteten Plasmastrahl auf einen Siliziumwafer. Wenn das Plasma und der Wafer miteinander in Kontakt kommen, tritt an der Oberfläche des Wafers eine chemische Reaktion auf. Diese Reaktion lagert entweder Siliziumdioxid auf dem Wafer ab, wodurch elektrische Pfade erzeugt werden, oder entfernt bereits vorhandenes Siliziumdioxid, wobei nur die elektrischen Pfade übrig bleiben.
Das Plasma, das ein Plasmaätzer verwendet, wird durch Überhitzen eines Gases erzeugt, das entweder Sauerstoff oder Fluor enthält, je nachdem, ob Siliziumdioxid entfernt oder abgeschieden werden soll. Dies wird erreicht, indem zuerst ein Vakuum in der Ätzvorrichtung erzeugt und ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Wenn das Gas durch den Ätzer strömt, erregt das elektromagnetische Feld die Atome im Gas, wodurch es überhitzt wird.
Wenn sich das Gas überhitzt, zerfällt es in seine Basiskomponentenatome. Die extreme Hitze wird auch die äußeren Elektronen von einigen Atomen entfernen und sie in Ionen verwandeln. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Gas die Plasmaätzdüse verlässt und den Wafer erreicht, existiert es nicht mehr als Gas, sondern ist zu einem sehr dünnen, überhitzten Ionenstrahl geworden, der Plasma genannt wird.
Wenn ein sauerstoffhaltiges Gas zur Erzeugung des Plasmas verwendet wird, reagiert es mit dem Silizium auf dem Wafer und erzeugt Siliziumdioxid, ein elektrisch leitfähiges Material. Während der Plasmastrahl genau gesteuert über die Oberfläche des Wafers strömt, bildet sich auf seiner Oberfläche eine Siliziumdioxidschicht, die einem sehr dünnen Film ähnelt. Wenn der Ätzprozess abgeschlossen ist, wird der Siliziumwafer eine genaue Reihe von Siliziumdioxidspuren aufweisen. Diese Spuren dienen als Leiterbahnen zwischen den Komponenten einer integrierten Schaltung.
Plasmaätzer können auch Material von Wafern entfernen. Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise kann es vorkommen, dass für eine bestimmte Vorrichtung mehr Oberfläche des Wafers als nicht Siliziumdioxid erforderlich ist. In diesem Fall ist es schneller und wirtschaftlicher, einen bereits mit dem Material beschichteten Wafer in den Plasmaätzer zu legen und das nicht benötigte Siliziumdioxid zu entfernen.
Zu diesem Zweck verwendet der Ätzer ein Gas auf Fluorbasis, um sein Plasma zu erzeugen. Wenn das Fluorplasma mit dem Siliziumdioxid in Kontakt kommt, das den Wafer beschichtet, wird das Siliziumdioxid in einer chemischen Reaktion zerstört. Sobald der Ätzer seine Arbeit beendet hat, verbleiben nur die von der integrierten Schaltung benötigten Siliziumdioxidwege.