Nasschemisches Ätzen … - MicroChemicals GmbH

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n Lackablösung (v.a. kleiner/schmaler Strukturen) bei nasschemischen Ätzprozessen Lösen sich bei nasschemischen Ätzprozessen zunächst (oder ausschließlich) kleine/schmale Lackstrukturen ab, deutet dies auf ein Unterätzen – beginnend von den frei entwickelten Bereichen – hin. Evtl. unterstützt von höheren Temperaturen oder/und Gasbildung, heben sich Lackstrukturen durch die Verringerung ihrer Kontaktfläche zum Substrat von diesem ab. Fotolack HF-Ätze Substrat Bei isotropen Ätzen lässt sich das Ausmaß des Unterätzens nicht beliebig verringern, jedoch die (verbliebene) Haftung der Lackstrukturen über die in diesem Dokument beschriebenen Hinweise. n (großflächige) Lackablösung bei nasschemischen (Ätz-)Prozessen Nasschemische (Ätz-)medien (v.a. HF) diffundieren in den Lack und können – entweder während des Prozesses oder beim anschließenden Spülvorgang – über zwei Mechanismen zur großflächigen Lackablösung führen: HF-Ätze F § Durch das Eindiffundieren des Mediums quellen die Lackstrukturen auf Fotolack § Gelangt das Medium bis zum Substrat und greift – wie im Falle HF auf SiO2 oder Glas – Substrat dieses großflächig unter der Lackschicht an, hebt sich die Lackschicht ab (Schema links). Beide Mechanismen lassen sich - neben einer mildern. angepassten (Ätz-)lösung - über eine größere Lackschichtdicke (Schema rechts) deutlich - Ionen Fotolack Substrat Zu dünne Fotolackschicht HF-Ätze F - Ionen Ausreichend dicker Fotolack Beidseitig metallisierte Substrate (z.B. Ag & Al) bilden in wässrigen Lösungen ein Galvanisches Element. Auf der einen Seite kann sich H2 bilden, welcher eine darüber liegende Lackschicht abhebt. In diesem Fall hilft eine geschlossene Schutzlackschicht auf der jeweils anderen Seite des Substrats. n Ätzen von Metallen (Übersicht) Ätzgemisch Ätzrate / Bemerkungen HCl*: Glyzerin = 1:1 800 Å/min nach Depassivierung Cr HCl*: CeSO4 (gesättigt) = 1:9 800 Å/min, nach Depassivierung Ce(NH4)2(NO3)6 + CH3COOH in 1L H2O 1000 Å/min (zuerst CH3COOH in 1L H2O lösen!) H3PO4*: HNO3*: CH3COOH* : H2O = 5:2:4:150 5000 Å/min Mo 11g K3Fe(CN)6 + 10g KOH in 150ml H2O HCl*: H2O2*: H2O = 1:1:1 10000 Å/min W 34g KH2PO4*+ 13.4g KOH + 33g K3Fe(CN)6 in 1L H2O 1600 Å/min NH4OH*: H2O2* : CH3OH = 1:1:4 Ag HCl*: H2O2*: H2O = 1:1:1 KI : I2 : H2O = 4:1:40 3600 Å/min, sofortiges Spülen mit H2O nach d. Ätzen HCl*: HNO3 *= 3:1 Au KI : I2 : H2O = 4:1:40 ‚Königswasser’, 25-50 μm/min 0.5-1 μm/min HCl*: HNO3* = 3:1 Pt HCl*: HNO3*: H2O = 7:1:8 ‚Königswasser’, 20 μm/min 400-500 Å/min bei 85°C HCl*: HNO3*: CH3COOH* = 1:10:10 1000 Å/min Pd HCl*: HNO3* = 3:1 ‚Königswasser’ KI : I2 : H2O = 4:1:40 1 μm/min 150g Na2S2O8 in 1L H2O Cu 1 μm/min bei 45°C, selektiv gegenüber Ni, falls Ätze Fe-frei H3PO4*:HNO3*:CH3COOH*:H2O = 3:3:1:1 Ni H2O2*: HF*: H2O = 1:1:20 65 nm/min bei 20°C, Kontakt mit Luft (O2) alle 15 Sekunden Ti H2O2*: HF*: H2O = 1:1:20 8800 Å/min bei 20°C Sb H3PO4*: HNO3*: CH3COOH*: H2O = 3:3:1:1 Kontakt mit Luft (O2) alle 15 Sekunden HCl* = 37% HCl in H2O HNO3* = 70% HNO3 in H2O H2SO4* = 98% H2SO4 in H2O HF* = 49% HF in H2O HClO4* = 70% HClO4 in H2O H3PO4* = 85% H3PO4 in H2O NH4OH* = 29% NH3 in H2O H2O2* = 30% H2O2 in H2O CH3COOH* = 99% CH3COOH in H2O Positivlacke Negativlacke Umkehrlacke Entwickler Verdünner Lösemittel Ätzchemikalien Prozesschemikalien MicroChemicals GmbH www.microchemicals.com tech@microchemicals.com S. 6
n Ätzen von III/V-Halbleitern (Übersicht) Material Ätze HCl* : H3PO4* : H2O H3PO4* : H2O2* : H2O H2SO4* : H2O2* : H2O C6H8O7 : H2O2*: H2O HCL* : HNO3* : H2O HNO3* : H2SO4* :H2O HCL* : *H2O2 : H2O HCL* : H2O BHF : H2O GaAs InP InGaAs InGaAsP GaInP GaAsP AlGaP AlGaAs AlInP InAlAs InGaAlAs ätzt abhängig von Zusammensetzung materialselektiv (Ätzstopp) HCl* = 37% HCl in H2O HNO3* = 70% HNO3 in H2O H2SO4* = 98% H2SO4 in H2O HF* = 49% HF in H2O HClO4* = 70% HClO4 in H2O H3PO4* = 85% H3PO4 in H2O NH4OH* = 29% NH3 in H2O H2O2* = 30% H2O2 in H2O CH3COOH* = 99% CH3COOH in H2O n Stabilität von Ätzmedien gegenüber Fotolackmasken Die folgenden Angaben beziehen sich auf Novolak basierte nicht-quervernetzende Positiv- und Umkehrlacke, sowie quervernetzende Negativlacke der AZ ® nLOF 2000 Serie. § Nahezu alle organischen Lösemittel lösen Positiv- und Umkehrlacke in kurzer Zeit auf. Lediglich bei ausreichend hohen Temperaturen (>150°C) quervernetzte Negativlacke der AZ ® nLOF 2000 Serie sind genenüber organischen Lösemitteln in Grenzen stabil. § HCl ist ein gegenüber Fotolacken sehr unkritisches Ätzmedium § HF ist v.a. wegen seiner Permeabilität in/durch Fotolackschichten problematisch, lässt sich jedoch bei ausreichend dicken Fotolackschichten für viele Ätzprozesse problemlos einsetzen. § Stark oxidierende Säuren wie HNO3 oder H2SO4, wie auch H2O2 greifen Fotolack stark an. Dennoch ist die Stabilität der Lackschicht bei richtiger Prozessierung (Haftung, Softbake) ausreichend für viele Ätzprozesse. n Vorsichtsmassnahmen im Umgang mit ausgewählten Ätzmedien HCl/H2O2/H2O Gemische reagieren beim/nach dem Durchmischen stark exotherm und können bei unzureichender Verdünnung mit H2O zur explosiven Zersetzung des H2O2 führen. H2SO4 reagiert stark exotherm mit H2O und sollte stets zum Verdünner (H2O, schwächere Säuren) gegeben werden, nie umgekehrt. HF verursacht bei Hautkontakt nicht ‚nur’ äußerst schmerzhafte und schwer heilende Verätzungen, sondern kann durch seine hohe Toxizität bei entsprechend hoher Konzentration bereits ab ca. Handtellergroßen Verätzungen zum Tod führen. n Gewährleistungsausschluss Alle in diesem Informationsblatt enthaltenen Zahlen und Beschreibungen sind nach bestem Wissen und Gewissen zusammengestellt. Dennoch können wir keine Garantie für die Korrektheit dieser Angaben übernehmen. Insbesondere bezüglich der Rezepturen für chemische (Ätz-)Prozesse übernehmen wir keine Gewährleistung für die korrekte Angabe der Bestandteile, der Mischverhältnisse, der Herstellung der Ansätze und deren Anwendung. Die sichere Reihenfolge des Mischens von Bestandteilen einer Rezeptur entspricht üblicherweise nicht der Reihenfolge ihrer Auflistung in Tabellen etc. Normalerweise werden Säuren in den Verdünner (z.B. Wasser) gegeben, stärkere Säuren in schwächere, und oxidierende Medien zuletzt zugegeben. Wir garantieren nicht für die Richtigkeit oder Vollständigkeit von Hinweisen auf (u.a. gesundheitliche, arbeitssicherheitstechnische) Gefahren, die sich bei der Anwendung der in diesem Informationsblatt beschriebenen Chemikalien ergeben (können). Grundsätzlich ist jeder Mitarbeiter dazu angehalten, sich im Zweifelsfall in geeigneter Fachlektüre über die beschriebenen Chemikalien und ihre Auswirkungen vorab ausreichend zu informieren, um Schäden an Personen und Material auszuschließen. Positivlacke Negativlacke Umkehrlacke Entwickler Verdünner Lösemittel Ätzchemikalien Prozesschemikalien MicroChemicals GmbH www.microchemicals.com tech@microchemicals.com S. 7
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Seite 5: n Isotropes Ätzen von Silicium und

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