ICP-RIE（電感耦合等離子體 -反應(yīng)離子刻蝕），這是將ICP與反應(yīng)性離子刻蝕（RIE）的技術(shù)相結(jié)合。ICP-RIE是一種先進(jìn)的技術(shù)，旨在提供高蝕刻速率、高選擇性和低損傷處理。由于等離子體可以保持在低壓下，因此還提供了出色的輪廓控制。

ICP-RIE原理

首先，ICP-RIE系統(tǒng)引入特定的氣體（比如SF6，CF4等），然后將射頻電源（通常是13.56 MHz）引入一個(gè)導(dǎo)體線圈。這個(gè)線圈通常位于等離子體反應(yīng)室的頂部，和反應(yīng)室內(nèi)的氣體分隔開來。 當(dāng)射頻電源通過導(dǎo)體線圈時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體線圈周圍產(chǎn)生振蕩的電磁場。這個(gè)振蕩的電磁場能量通過感應(yīng)耦合的方式傳遞給反應(yīng)室內(nèi)的氣體，導(dǎo)致氣體分子中的電子被激發(fā)并從原子中解離出來，形成自由電子和正離子。這些自由電子在電磁場中繼續(xù)獲取能量，并且與更多的氣體分子碰撞，導(dǎo)致更多的電子被解離，形成高密度的等離子體。

ICP-RIE的過程分為兩個(gè)主要步驟：

1. 物理蝕刻：等離子體中的離子在電場的作用下向基底加速，通過離子與基底材料的直接碰撞，將基底材料物理剝離。
2. 化學(xué)蝕刻：等離子體中的活性自由基與基底材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成易揮發(fā)的化合物，這些化合物在抽氣過程中被去除，從而實(shí)現(xiàn)材料的化學(xué)蝕刻。

ICP-RIE的線圈(coil)

線圈的設(shè)計(jì)對于等離子體的生成和特性有重要影響。例如，線圈的形狀（如螺旋形、環(huán)形或其它形狀）、尺寸、材料以及與反應(yīng)室的距離都可能影響電磁場的強(qiáng)度和分布，從而影響等離子體的密度、均勻性和離子能量分布。一些現(xiàn)代的ICP-RIE系統(tǒng)可能會(huì)采用多個(gè)線圈或者復(fù)雜的線圈結(jié)構(gòu)來優(yōu)化等離子體的性能。

ICP-RIE的偏壓

ICP RIE 和 RIE 之間的主要區(qū)別在于連接到陰極的獨(dú)立 ICP 射頻電源會(huì)產(chǎn)生偏壓并將離子吸引到晶圓上。因此，使用 ICP RIE 技術(shù)可以將施加到晶圓上的離子電流和離子能量去耦合，從而擴(kuò)大工藝窗口。

ICP-RIE 系統(tǒng)通常在低壓下運(yùn)行并使用兩個(gè)獨(dú)立的射頻源。RF 發(fā)生器向控制離子通量的 ICP 線圈供電，同時(shí)使用 13.56 MHz RF 發(fā)生器向下電極施加偏置功率，以從等離子體中提取離子和自由基并將其加速到基板表面。這種配置可以獨(dú)立控制離子密度和離子能量，以實(shí)現(xiàn)更高的蝕刻速率、更大的工藝靈活性和輪廓控制，并減少樣品的損壞。

ICP-RIE的應(yīng)用

ICP-RIE 可用于快速蝕刻各種材料，包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)、金屬和聚合物。可用的工藝范圍從低損傷 ICP 蝕刻工藝到硬質(zhì)材料的蝕刻。工藝化學(xué)氣體因要蝕刻的薄膜類型而異。用于電介質(zhì)蝕刻應(yīng)用的那些通常是氟基的。金屬蝕刻使用氯基化學(xué)物質(zhì)。

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