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等離子刻蝕


刻蝕是用化學或物理方法有選擇地從介質表面去除不需要的材料的過程。

等離子刻蝕機理

干法刻蝕，又叫等離子體輔助刻蝕。主要指利用低壓放電產生的等離子體中的離子或游離基（處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團等）與材料發(fā)生化學反應或通過轟擊等物理作用而達到刻蝕的目的。因為各向異性度，該方法可以很好地控制剖面形貌。
等離子刻蝕

刻蝕原理

氣體在外電場作用下，分子間的自由電子獲得足夠的能量后與氣體分子發(fā)生碰撞，使氣體分子電離發(fā)出二次電子，進一步碰撞后產生更多的電子和離子。當電離與復合過程達到平衡時，出現穩(wěn)定的輝光放電現象，形成穩(wěn)定的等離子體。等離子體中包括有電子、離子、還有處于激發(fā)態(tài)的分子，原子及各種原子團統(tǒng)（稱游離基）。游離基具有高度的化學活性，游離基與被腐蝕材料的表面發(fā)生化學反應，形成揮發(fā)性的產物，使材料不斷被腐蝕。
產生的過程如下。
（1）簡單電離。Ar+e→Ar++2e，O2+e→O2++2e。
（2）離解電離。CF4+e→CF3++F+2e。
（3）有吸附的離解電離。CF4+e→CF3++F-+e。
電子碰撞也可能引起分子離解（分裂）而無電離，這種分子離解一般要求能量最小的電子，大多數原子、原子團以及某種情況下的負離子都是因為這些碰撞而產生的。O2+e→2O+2e→O+O-，CF3Cl+e→CF2+Cl+e，C2F6+e→CF3+e。例如，CF4是相當惰性的氣體，在硅熔點（1412℃）的任何溫度下，它都不與硅發(fā)生反應。然而，其副產物之一的原子F，在室溫下，卻能與硅很自然地發(fā)生反應，形成揮發(fā)性的SiF4。
 
從機理來看，干法刻蝕有物理作用、化學作用、物理和化學雙重作用等3種形式，它們分別對應濺射與離子銑腐蝕、等離子刻蝕和反應離子刻蝕。（1）濺射與離子銑腐蝕。通過高能惰性氣體分子的物理轟擊作用刻蝕，各向異性良好，但選擇性較差。（2）等離子刻蝕。利用放電產生的游離基與材料發(fā)生化學反應，形成揮發(fā)物，實現刻蝕。選擇性好、對襯底損傷較小，但各向異性較差。（3）反應離子刻蝕。通過活性離子對襯底的物理轟擊和化學反應雙重作用刻蝕，具有濺射刻蝕和等離子刻蝕兩者的優(yōu)點，兼有各向異性和選擇性好的優(yōu)點。
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