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等离子刻蚀

刻蚀是用化学或物理方法有选择地从介质表面去除不需要的材料的过程。

等离子刻蚀机理

干法刻蚀，又叫等离子体辅助刻蚀。主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基（处于激发态的分子、原子及各种原子基团等）与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的。因为各向异性度，该方法可以很好地控制剖面形貌。

刻蚀原理

气体在外电场作用下，分子间的自由电子获得足够的能量后与气体分子发生碰撞，使气体分子电离发出二次电子，进一步碰撞后产生更多的电子和离子。当电离与复合过程达到平衡时，出现稳定的辉光放电现象，形成稳定的等离子体。等离子体中包括有电子、离子、还有处于激发态的分子，原子及各种原子团统（称游离基）。游离基具有高度的化学活性，游离基与被腐蚀材料的表面发生化学反应，形成挥发性的产物，使材料不断被腐蚀。
产生的过程如下。
（1）简单电离。Ar+e→Ar⁺+2e，O₂+e→O²⁺+2e。
（2）离解电离。CF₄+e→CF³⁺+F+2e。
（3）有吸附的离解电离。CF₄+e→CF³⁺+F^-+e。
电子碰撞也可能引起分子离解（分裂）而无电离，这种分子离解一般要求能量最小的电子，大多数原子、原子团以及某种情况下的负离子都是因为这些碰撞而产生的。O₂+e→2O+2e→O+O^-，CF₃Cl+e→CF₂+Cl+e，C₂F₆+e→CF₃+e。例如，CF₄是相当惰性的气体，在硅熔点（1412℃）的任何温度下，它都不与硅发生反应。然而，其副产物之一的原子F，在室温下，却能与硅很自然地发生反应，形成挥发性的SiF_4。

从机理来看，干法刻蚀有物理作用、化学作用、物理和化学双重作用等3种形式，它们分别对应溅射与离子铣腐蚀、等离子刻蚀和反应离子刻蚀。（1）溅射与离子铣腐蚀。通过高能惰性气体分子的物理轰击作用刻蚀，各向异性良好，但选择性较差。（2）等离子刻蚀。利用放电产生的游离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差。（3）反应离子刻蚀。通过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀，具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点，兼有各向异性和选择性好的优点。