干法刻蝕是一種使用氣體或等離子對(duì)材料進(jìn)行蝕刻的方法。它是微電子制造過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一，主要用于形成半導(dǎo)體芯片上的微細(xì)結(jié)構(gòu)。

什么是等離子體？

等離子體是物質(zhì)的第四種狀態(tài)，除了常見(jiàn)的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)外。等離子體是由等量的正離子和電子組成的，總電荷為零的電離氣體。當(dāng)物質(zhì)受到高溫或強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，其內(nèi)部的電子會(huì)被從原子或分子中剝離出來(lái)，形成等離子體。等離子體有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如高度的電導(dǎo)性和反應(yīng)性，以及對(duì)電磁場(chǎng)的響應(yīng)能力。

干法刻蝕的特性：

• 優(yōu)異的微細(xì)加工和各向異性，干法刻蝕可以提供非常精確的刻蝕控制，適合在納米級(jí)別進(jìn)行微細(xì)加工。可以實(shí)現(xiàn)垂直于基板的刻蝕，形成高方向性的圖案，這對(duì)于制造三維結(jié)構(gòu)，如微電子器件中的深孔，溝槽特別有用
• 等離子用于蝕刻系統(tǒng)，在干法刻蝕系統(tǒng)中，特定類(lèi)型的氣體被引入到刻蝕室中，然后通過(guò)電磁場(chǎng)將這些氣體電離，生成等離子體。這些等離子體中的離子或活性分子將撞擊待刻蝕的材料表面，使材料發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而被移除。

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• 成本較高，干法刻蝕需要使用復(fù)雜的刻蝕設(shè)備，如等離子體刻蝕機(jī)，這些設(shè)備的購(gòu)置和維護(hù)成本都比較高。

干法刻蝕機(jī)臺(tái)類(lèi)型：

1.ECR(Electron Cyclotron Resonance)

ECR 指電子回旋共振。將磁場(chǎng)施加到真空系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)電子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為回旋加速器運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)以磁場(chǎng)中的磁力線(xiàn)為中心。當(dāng)入射頻率為ω與轉(zhuǎn)速相匹配的微波時(shí)，回旋運(yùn)動(dòng)與電場(chǎng)發(fā)生能量共振，電場(chǎng)能量被電子吸收。這稱(chēng)為電子回旋共振。它有效地加速電子并可以施加大量的能量。以這種方式施加能量而產(chǎn)生的等離子體稱(chēng)為 ECR 等離子體。ECR使用微波能量來(lái)電離氣體，微波頻率2.45GHZ

2.ICP(Inductively Coupled Plasma)，即感應(yīng)耦合等離子體，

在ICP系統(tǒng)中，射頻（RF）能量通過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈傳遞給低壓氣體，使氣體電離并形成等離子體。由于等離子體是在射頻電磁場(chǎng)的感應(yīng)作用下產(chǎn)生，因此被稱(chēng)為感應(yīng)耦合等離子體。

3.CCP(Capacitively Coupled Plasma)，即電容耦合等離子體，

在CCP系統(tǒng)中，兩個(gè)電極間的射頻（RF）電壓導(dǎo)致氣體電離并形成等離子體。這些電極的一個(gè)或兩個(gè)都是射頻電極，它們通過(guò)電容作用將電能轉(zhuǎn)化為等離子體。由于等離子體是在電容電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的，因此被稱(chēng)為電容耦合等離子體。

4.IBE(Ion Beam Etching)，也稱(chēng)離子束蝕刻

在這個(gè)過(guò)程中，一個(gè)集中的離子束直接打在待蝕刻的材料表面，離子與材料表面的物理撞擊使得表面的原子或分子被剝離，從而實(shí)現(xiàn)刻蝕。

干法刻蝕是一種重要的微納米加工技術(shù)，具有精度高、可控性強(qiáng)、適用材料廣泛等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)代科技和工業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。工藝難度不小，需要工程師的仔細(xì)學(xué)習(xí)，琢磨，推敲。

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