plasma等離子體干法蝕刻技術(shù)簡介

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-09-12

等離子體（plasma）作為物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)，被稱做物質(zhì)的第四態(tài)。對氣體施加足夠的能量使之離化便成為等離子體。等離子體中包含多種物質(zhì)，比如：高速運(yùn)動狀態(tài)中的電子；激活狀態(tài)中的中性原子、分子、原子團(tuán)（自由基）；離子化的原子、分子；未反應(yīng)的分子、原子等，物質(zhì)在總體上保持電中性。

等離子體與氣、液、固三態(tài)有明顯的區(qū)別：等離子體由氣態(tài)轉(zhuǎn)化時需要克服原子核對外層電子的束縛，而氣、固、液三態(tài)間的轉(zhuǎn)化只涉及分子間力的變化。等離子體具有：溫度高、粒子動能大、優(yōu)良導(dǎo)電性，化學(xué)性質(zhì)活潑，發(fā)光特性等優(yōu)點。

等離子體干法蝕刻技術(shù)簡介

干法刻蝕技術(shù)是利用等離子體刻蝕薄膜，主要通過物理和化學(xué)蝕刻達(dá)到刻蝕目的。目前，干法蝕刻技術(shù)有：反應(yīng)離子刻蝕（RIE）、電子回旋共振等離子體刻蝕（ECR）和感應(yīng)耦合等離子體（ICP）刻蝕。

干法刻蝕按反應(yīng)機(jī)理類型主要分為物理、化學(xué)性刻蝕以及反應(yīng)離子性刻蝕三種。其中物理性刻蝕又稱為濺射刻蝕。

（1）物理刻蝕：氣體電離產(chǎn)生的離子與被刻蝕的材料發(fā)生碰撞，引起材料表面原子的濺射，達(dá)到刻蝕目的?？涛g速度較快，具有各向異性，但選擇性差，刻蝕效果不理想。如圖1-1a所示。

（2）化學(xué)刻蝕：反應(yīng)離子與刻蝕材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而達(dá)到刻蝕目的。具有高度選擇性，但不具有方向性，而且刻蝕過程中形成的產(chǎn)物需要用機(jī)械泵或分子泵抽走。如圖1-1c所示。

（3）反應(yīng)離子性刻蝕（RIE）：包括反應(yīng)離子的濺射；化學(xué)刻蝕過程中副產(chǎn)物的物理濺射；形成刻蝕表面。刻蝕過程中，物理刻蝕與化學(xué)刻蝕同時發(fā)生，刻蝕速率比單一的物理或化學(xué)刻蝕速率快，反應(yīng)離子性刻蝕既有方向性又有選擇性。如圖1-1b所示。

圖 1 -1 基本的刻蝕機(jī)制： a.物理刻蝕； b.反應(yīng)離子性刻蝕； c.化學(xué)刻蝕

等離子體技術(shù)廣泛應(yīng)用于集成電路、材料表面處理、生物醫(yī)學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域，而且變得越來越重要。在早期的集成電路加工中，濕法刻蝕主要用于電路圖案轉(zhuǎn)移，然而，隨著時間的推移逐漸被干法刻蝕技術(shù)所取代。

目前，等離子體刻蝕的現(xiàn)代發(fā)展主要集中于集成電路的制造，等離子體刻蝕是去除表面材料的關(guān)鍵過程。這一過程既具有化學(xué)選擇性，即：消除一種類型的材料同時不影響其他材料；又具有各向異性，比如:去除底部溝槽的材料的同時卻不會影響側(cè)壁上的相同材料。而且，等離子體是目前唯一一種能夠利用各向異性去除表面材料的商業(yè)可行性技術(shù)。因此，它是現(xiàn)代集成電路制造技術(shù)中不可或缺的一部分。