等離子體刻蝕技術是去除器件表面物質(zhì)的一種重要工藝技術。現(xiàn)在最常用的刻蝕技術是干式刻蝕法，它利用等離子體轟擊半導體器件表面產(chǎn)生可揮發(fā)氣體進行刻蝕，包括濺射、純化學刻蝕、離子能量驅(qū)動刻蝕和離子-阻擋層復合作用刻蝕這四種方法，如圖1.1所示。與前期的濕式刻蝕法相比，它的優(yōu)點在于：刻蝕速率高，不會使器件受到腐蝕，具有很好的各向異性刻蝕。因此，被廣泛應用于亞微米尺寸下器件的刻蝕。
濺射是指載能離子轟擊材料表面，材料表面的原子會被濺射出來，而載能離子是由等離子體能提供的。在濺射刻蝕過程中，濺射是各向異性的過程，濺射的產(chǎn)率對離子的入射角非常敏感，而且濺射出的原子的平均自由程必須足夠長，以防止它們在材料表面重新沉積。
圖1.1 四種基本的等離子體刻蝕工藝過程
等離子體化學刻蝕原理：
純化學刻蝕是指在該過程中等離子體只提供氣相的刻蝕原子或分子，它們與材料表面發(fā)生化學反應生成可揮發(fā)產(chǎn)物。例如：
Si（s）+4F→SiF4（g）
光刻膠+O2（g）→CO2（g）+H2O（g）
純化學刻蝕幾乎是各向同性刻蝕，其刻蝕速率主要由能形成刻蝕產(chǎn)物的一組復雜反應中的某一個反應決定。
離子能量驅(qū)動刻蝕是指等離子體即可提供刻蝕粒子還可提供載能離子，是濺射和純化學刻蝕的綜合，其刻蝕速率由載能離子的轟擊能量決定。
離子-阻擋層復合作用刻蝕是在刻蝕過程中等離子體能提供刻蝕粒子和載能離子，還需要提供能形成阻擋層的分子，該分子可以沉積在材料表面形成保護膜。
光刻膠（PhotoResist）根據(jù)其化學反應機理和顯影原理分為正光刻膠和負光刻膠。正光刻膠在曝光前后，其增感劑由溶解抑制劑變成能溶解增強劑，而負光刻膠剛好相反。因此在半導體光刻的步驟中，利用這種性能將光刻膠作涂層，經(jīng)過曝光部分的正光刻膠會溶解，在基底表面刻蝕得到所需的圖像。光刻膠掩膜材料主要由碳、氫組成的長鏈有機聚合物形成的，可以用氧氣等離子體各向同性地從晶圓上刻蝕光刻膠掩膜材料產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳等揮發(fā)性氣體。如圖1.2所示是光刻膠刻蝕技術，經(jīng)過光刻后的薄膜會暴露在表面，需要用干式刻蝕方法即等離子體刻蝕基底表面的薄膜。影響光刻膠刻蝕速率的主要因素是活性氧原子的數(shù)量。
圖1.2光刻膠刻蝕技術
等離子刻蝕原理視頻介紹：
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