Techniklexikon

Ionenätzen

das Abtragen von Oberflächenatomen und Verunreinigungen an der Oberfläche eines Festkörpers durch Kontakt mit Ionen. Das Ionenätzen kann durch Eintauchen der Probe in ein Plasma erfolgen, oder die Probe kann einem Ionenstrahl ausgesetzt werden. Man unterscheidet rein physikalische Ionenätzverfahren (Sputterätzen, Ionenstrahlätzen) und physikalisch-chemische Ätzmethoden (reaktives Ionenätzen, reaktives Ionenstrahlätzen).

Beim Sputterätzen (IE, Ion Etching) werden die in einer Gasentladung produzierten Inertionen (z.B. Edelgasionen) auf das Substrat beschleunigt, welches mit dem Plasma in Berührung steht. Das Plasma wird in einem Parallel-Platten-Reaktor erzeugt. Prinzipiell ähnlich funktioniert das Ionenstrahlätzen (IBE, Ion Beam Etching), nur werden hierbei die Ionen mit einer Ionenkanone auf das Substrat beschleunigt. Plasma und Substrat sind räumlich getrennt. Der Abtrag erfolgt durch reines »Absputtern«. Die Selektivität beider Verfahren ist gering, das Ätzverhalten stark anisotrop.Reaktives Ionenätzen (RIE, Reactive Ion Etching) nutzt in verdünnten Plasmen enthaltene Spezies (z.B. Halogen-Ionen) und erzeugt durch eine eingeprägte Beschleunigungsspannung eine gerichtete Bewegung der Ionen auf das Substrat. Bei der Gasentladung entstehen im RIE sowohl reaktive Ionen, reaktive neutrale Radikale und inerte Ionen. Die Ätzung setzt sich folglich durch den Angriff mehrerer Spezies zusammen. Beim reaktiven Ionenstrahlätzen (RIBE, Reactive Ion Beam Etching) findet der Beschuss des Substrats durch reaktive Ionen statt. Beide Verfahren arbeiten isotrop bis anisotrop, die Selektivität ist hoch.

Als weiteres, chemisches Trockenätzverfahren sei das Plasmaätzen genannt, welches hauptsächlich freie Radikale als Ätzmedien verwendet.

Ionenätzen: Prinzipaufbau einer Ionenätzanlage (Parallel-Platten-Reaktor).