反應(yīng)離子刻蝕

關(guān)于反應(yīng)離子刻蝕刻蝕方法簡介RIE刻蝕原理RIE刻蝕術(shù)語RIE刻蝕的工藝優(yōu)化RIE刻蝕機(jī)RIE刻蝕不足與損傷第2頁,共17頁，2024年2月25日，星期天刻蝕技術(shù)濕法干法化學(xué)刻蝕電解刻蝕離子束濺射刻蝕（物理作用）等離子體刻蝕（化學(xué)作用）反應(yīng)離子刻蝕（物理化學(xué)作用）刻蝕技術(shù)分類：第3頁,共17頁，2024年2月25日，星期天干法刻蝕特點(diǎn):利用刻蝕氣體輝光放電形成的等離子體進(jìn)行刻蝕。優(yōu)點(diǎn):各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復(fù)性好，細(xì)線條操作安全，易實(shí)現(xiàn)自動化，無化學(xué)廢液，處理過程未引入污染，潔凈度高。缺點(diǎn)：成本高，設(shè)備復(fù)雜。第4頁,共17頁，2024年2月25日，星期天ReactiveIonEtching什么是反應(yīng)離子刻蝕？是一種微電子干法腐蝕工藝。原理：當(dāng)在平板電極之間施加高頻電壓時會產(chǎn)生數(shù)百微米厚的離子層，在其中放入試樣，離子高速撞擊試樣而完成化學(xué)反應(yīng)刻蝕。第5頁,共17頁，2024年2月25日，星期天反應(yīng)離子刻蝕（物理化學(xué)作用）?機(jī)理：物理性的離子轟擊和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的刻蝕。離子轟擊改善化學(xué)刻蝕作用。?設(shè)備：反應(yīng)離子刻蝕機(jī)（RIE)傳統(tǒng)的RIE設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格較低廉。通過適當(dāng)選擇反應(yīng)氣體、氣壓、流量和射頻功率，可以得到較快的刻蝕速率和良好的各向異性。?特點(diǎn)：.選擇比較高；各向異性較好；刻蝕速度較快第6頁,共17頁，2024年2月25日，星期天離子轟擊的作用

A.離子轟擊將被刻蝕材料表面的原子鍵破壞使化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)。B.再將淀積于被刻蝕表面的產(chǎn)物或聚合物打掉第7頁,共17頁，2024年2月25日，星期天反應(yīng)離子刻蝕在RIE設(shè)備中，使用非對稱腔體。為了保持電流連續(xù)性，小電極處應(yīng)有更高的電場(更高的RF電流密度）。自由基反應(yīng)各向同性刻蝕，高能離子轟擊各向異性刻蝕第8頁,共17頁，2024年2月25日，星期天光刻抑制劑沉積或形成刻蝕抑制劑沉積或形成刻蝕反復(fù)進(jìn)行最終形狀(a)抑制劑沉積速率比刻蝕速率快(a)抑制劑沉積速率比刻蝕速率慢刻蝕過程示意圖反復(fù)進(jìn)行為了獲得高度的各項(xiàng)異性，通常利用側(cè)壁鈍化技術(shù)，即在刻蝕露出的側(cè)壁上形成聚合物或二氧化硅保護(hù)膜，使側(cè)壁不受刻蝕第9頁,共17頁，2024年2月25日，星期天RIE刻蝕術(shù)語刻蝕速率選擇比刻蝕均勻性刻蝕剖面第10頁,共17頁，2024年2月25日，星期天RIE工藝參數(shù)的優(yōu)化

刻蝕工藝參數(shù)：射頻功率、腔體壓強(qiáng)、氣體流量等1.若物理作用占主導(dǎo)則刻蝕損傷較大；2.若化學(xué)作用占主導(dǎo)則刻蝕速度較慢，各項(xiàng)同性，表面粗糙。因此，選擇最優(yōu)的刻蝕參數(shù)的組合可以在保證表面光滑和一定的速率和方向性。第11頁,共17頁，2024年2月25日，星期天條件

結(jié)果待處理材料通入氣體刻蝕速率(nm/min)SiO2CHF3、O245.66GaAsBCl3400AlAsBCl3350DBRBCl3340Pt電極SF6、O212.4Si3N4CHF3、CF4、O240SiSF6、C4F8300第12頁,共17頁，2024年2月25日，星期天?工作氣壓較高，離子沾污較大。RIE的不足?射頻等離子體的離化率較低.?

刻蝕速度↑→等離子體密度↑，但同時離子轟擊的能量↑，→轟擊損傷↑;?線條↓，深寬比↑；氣壓↓→離子的自由程↑→刻蝕的垂直度↑，但刻蝕效率↓。第13頁,共17頁，2024年2月25日，星期天RIE中的物理損傷和雜質(zhì)驅(qū)進(jìn)在含碳的RIE刻蝕后，頂部30埃由于大量的Si-C鍵缺陷引起大量損傷，嚴(yán)重?fù)p傷可達(dá)300埃深。第14頁,共17頁，2024年2月25日，星期天三級式反應(yīng)離子刻蝕機(jī)解決RIE離子能量隨等離子體密度增加使得刻蝕效率變差的問題。它有三個電極可以將等離子體的產(chǎn)生與離子的加速分開控制。第15頁,共17頁，2024年2月25日，星期天磁場強(qiáng)化活性離子刻蝕機(jī)（MERIE）在傳統(tǒng)RIE的基礎(chǔ)上加上永久