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    等離子物理刻蝕化學(xué)刻蝕與反應(yīng)離子刻蝕-Plasma etching

    Apr. 24, 2024

    自然界中物質(zhì)存在的形態(tài)主要有氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)以及等離子態(tài),其中等離子態(tài)是物質(zhì)存在的一種最普遍形態(tài)。在我們所處的世界中,經(jīng)常看到的流星、閃電以及點(diǎn)亮的熒光燈,它們其實(shí)都是物質(zhì)的等離子態(tài)。等離子態(tài)一般也被稱作“超氣態(tài)”,與氣體有諸多相似之處,都具有流動(dòng)性而沒(méi)有確定形狀和體積。等離子體與普通氣體對(duì)外都呈電中性,但普通氣體是由呈電中性的分子或原子組成,而等離子體則是由中性粒子(分子、原子、激發(fā)態(tài)粒子)與帶電粒子(正離子、負(fù)離子、電子)構(gòu)成。

    等離子刻蝕(plasma etching),就是利用等離子體中各種電子、離子、游離基等活性粒子與被蝕刻材料發(fā)生物理或化學(xué)作用,生成揮發(fā)性的刻蝕產(chǎn)物,達(dá)到刻蝕材料的目的。按照刻蝕過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)類型,可將等離子刻蝕原理劃分為三類:物理刻蝕、化學(xué)刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕。

    (1)物理濺射刻蝕:

    利用具有很高動(dòng)能的離子(常見(jiàn)的如Ar+)撞擊基體材料表面,使材料表面原子脫落,而不與基體表面發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。該類型理論上可以刻蝕任何材料,但由于離子濺射是純物理過(guò)程所需能量巨大,刻蝕效果較差,且不具備選擇性。

    (2)化學(xué)刻蝕:

    利用等離子體中的各種活性例子與基體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),然后生成易揮發(fā)性物質(zhì)被帶離基體表面,完成刻蝕目的,化學(xué)刻蝕可以選擇性地去除特定材料。這種類型刻蝕速率較高、具有很好的各向同性,但各向異性較差。

    (3)反應(yīng)離子刻蝕(RIE):

    在刻蝕過(guò)程中既有物理濺射又有化學(xué)反應(yīng),二者相輔相成,化學(xué)反應(yīng)形成的揮發(fā)性物質(zhì)被濺射更易脫離基體表面。反應(yīng)離子刻蝕兼顧了二者的優(yōu)點(diǎn),刻蝕速率高,既有化學(xué)刻蝕的選擇性又有物理刻蝕的方向性,其方向性來(lái)自活性氣體離子在強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向唯一且垂直于樣品表面,而其選擇性則來(lái)自于化學(xué)反應(yīng)的特異性,比單純地使用濺射刻蝕或者純化學(xué)刻蝕效果要好,應(yīng)用較廣。

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