等離子體刻蝕技術(shù)
等離子體刻蝕技術(shù)是去除器件表面物質(zhì)的一種重要工藝技術(shù)。現(xiàn)在最常用的刻蝕技術(shù)是干式刻蝕法，它利用等離子體轟擊半導(dǎo)體器件表面產(chǎn)生可揮發(fā)氣體進行刻蝕，包括濺射、純化學(xué)刻蝕、離子能量驅(qū)動刻蝕和離子-阻擋層復(fù)合作用刻蝕這四種方法，如圖1.1所示。與前期的濕式刻蝕法相比，它的優(yōu)點在于：刻蝕速率高，不會使器件受到腐蝕，具有很好的各向異性刻蝕。因此，被廣泛應(yīng)用于亞微米尺寸下器件的刻蝕。
濺射是指載能離子轟擊材料表面，材料表面的原子會被濺射出來，而載能離子是由等離子體能提供的。在濺射刻蝕過程中，濺射是各向異性的過程，濺射的產(chǎn)率對離子的入射角非常敏感，而且濺射出的原子的平均自由程必須足夠長，以防止它們在材料表面重新沉積。
圖1.1 四種基本的等離子體刻蝕工藝過程
等離子體化學(xué)刻蝕原理：
純化學(xué)刻蝕是指在該過程中等離子體只提供氣相的刻蝕原子或分子，它們與材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可揮發(fā)產(chǎn)物。例如：
Si（s）+4F→SiF4（g）
光刻膠+O2（g）→CO2（g）+H2O（g）
純化學(xué)刻蝕幾乎是各向同性刻蝕，其刻蝕速率主要由能形成刻蝕產(chǎn)物的一組復(fù)雜反應(yīng)中的某一個反應(yīng)決定。
離子能量驅(qū)動刻蝕是指等離子體即可提供刻蝕粒子還可提供載能離子，是濺射和純化學(xué)刻蝕的綜合，其刻蝕速率由載能離子的轟擊能量決定。
離子-阻擋層復(fù)合作用刻蝕是在刻蝕過程中等離子體能提供刻蝕粒子和載能離子，還需要提供能形成阻擋層的分子，該分子可以沉積在材料表面形成保護膜。
光刻膠（PhotoResist）根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機理和顯影原理分為正光刻膠和負(fù)光刻膠。正光刻膠在曝光前后，其增感劑由溶解抑制劑變成能溶解增強劑，而負(fù)光刻膠剛好相反。因此在半導(dǎo)體光刻的步驟中，利用這種性能將光刻膠作涂層，經(jīng)過曝光部分的正光刻膠會溶解，在基底表面刻蝕得到所需的圖像。光刻膠掩膜材料主要由碳、氫組成的長鏈有機聚合物形成的，可以用氧氣等離子體各向同性地從晶圓上刻蝕光刻膠掩膜材料產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳等揮發(fā)性氣體。如圖1.2所示是光刻膠刻蝕技術(shù)，經(jīng)過光刻后的薄膜會暴露在表面，需要用干式刻蝕方法即等離子體刻蝕基底表面的薄膜。影響光刻膠刻蝕速率的主要因素是活性氧原子的數(shù)量。
圖1.2光刻膠刻蝕技術(shù)
等離子刻蝕原理視頻介紹：
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