湿法化学刻蚀技术与干法刻蚀技术(2)

在等离子体蚀刻工艺中，来自等离子体的原子和分子离子和/或反应性中性离子可用于通过物理或化学途径或通过采用两者的机制从衬底去除材料。通过使用强电场将正原子离子（通常是重惰性元素（如氩气）的离子）向基板加速，可以完成纯物理蚀刻（图4）。这种加速将能量赋予离子，并且当离子撞击基材表面时，其内部能量会转移到基材中的原子上。如果传递了足够的能量，则底物原子将被喷射到气相中，并被真空系统泵出。入射离子在碰撞中被中和，由于它是气体，因此它解吸到气相中以重新电离或泵出系统。

化学蚀刻与物理蚀刻的不同之处在于，它采用了在等离子体内产生的反应性中性物质与基材之间的化学反应。化学蚀刻最常见的类型涉及卤化物化学，其中氯或氟原子是蚀刻过程中的活性剂。蚀刻工艺的代表性化学方法是使用NF 3进行硅蚀刻。此蚀刻过程中的化学反应顺序为：

NF 3在等离子体中解离以产生高反应性的原子氟自由基。这些自由基与基材中的硅反应，生成四氟化硅SiF 4，它是一种可被抽走的挥发性气体。以这种方式，从衬底蚀刻硅。与湿法刻蚀一样，化学刻蚀是各向同性的，没有方向性（图5）。其原因是反应性中性物的粘附系数相对较低，因此大多数与基材表面的碰撞不会导致蚀刻，而是会导致反应性中性物简单地解吸回到气相中。这种现象导致被蚀刻的特征内的蚀刻过程不均匀，最终导致蚀刻中的各向同性。

现代设备制造中使用的大多数蚀刻技术都结合了物理和化学蚀刻方面。在反应离子蚀刻等工艺中（RIE），通过对衬底施加偏压来实现定向蚀刻，从而使来自等离子体的离子种类朝着衬底表面加速。它们在那里与表面和反应性中性物相互作用，产生可被抽走的挥发性产物（图6）。RIE中的离子能量远低于物理蚀刻技术所采用的离子能量，并且离子轰击效应可忽略不计。离子能量向表面的转移可通过改善被轰击表面上反应物的吸附性（进入的离子会在优先发生吸附和反应的情况下产生高能缺陷）以及增强的副产物解吸作用（进入的离子能转移到表面）来增强方向性。反应产物导致它们从表面解吸）。

此文章由炬丰科技提供，如需转载，请联系作者报备

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0215/406.html