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反應(yīng)離子刻蝕

反應(yīng)離子腐蝕技術(shù)是一種各向異性很強(qiáng)、選擇性高的干法腐蝕技術(shù)。它是在真空系統(tǒng)中利用分子氣體等離子來(lái)進(jìn)行刻蝕的，利用了離子誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕，即是利用離子能量來(lái)使被刻蝕層的表面形成容易刻蝕的損傷層和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)離子還可清除表面生成物以露出清潔的刻蝕表面的作用。但是該刻蝕技術(shù)不能獲得較高的選擇比，對(duì)表面的損傷大，有污染，難以形成更精細(xì)的圖形。

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反應(yīng)離子刻蝕的工作原理

通常情況下，反應(yīng)離子刻蝕機(jī)的整個(gè)真空壁接地, 作為陽(yáng)極, 陰極是功率電極, 陰極側(cè)面的接地屏蔽罩可防止功率電極受到濺射。要腐蝕的基片放在功率電極上。腐蝕氣體按照一定的工作壓力和搭配比例充滿整個(gè)反應(yīng)室。對(duì)反應(yīng)腔中的腐蝕氣體, 加上大于氣體擊穿臨界值的高頻電場(chǎng), 在強(qiáng)電場(chǎng)作用下, 被高頻電場(chǎng)加速的雜散電子與氣體分子或原子進(jìn)行隨機(jī)碰撞, 當(dāng)電子能量大到一定程度時(shí), 隨機(jī)碰撞變?yōu)榉菑椥耘鲎? 產(chǎn)生二次電子發(fā)射, 它們又進(jìn)一步與氣體分子碰撞, 不斷激發(fā)或電離氣體分子。這種激烈碰撞引起電離和復(fù)合。當(dāng)電子的產(chǎn)生和消失過(guò)程達(dá)到平衡時(shí), 放電能繼續(xù)不斷地維持下去。由非彈性碰撞產(chǎn)生的離子、電子及及游離基(游離態(tài)的原子、分子或原子團(tuán)) 也稱為等離子體, 具有很強(qiáng)的化學(xué)活性, 可與被刻蝕樣品表面的原子起化學(xué)反應(yīng), 形成揮發(fā)性物質(zhì), 達(dá)到腐蝕樣品表層的目的。同時(shí), 由于陰極附近的電場(chǎng)方向垂直于陰極表面, 高能離子在一定的工作壓力下, 垂直地射向樣品表面, 進(jìn)行物理轟擊, 使得反應(yīng)離子刻蝕具有很好的各向異性 。

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反應(yīng)離子刻蝕的原理

在反應(yīng)離子刻蝕中，氣體放電產(chǎn)生的等離子體中有大量化學(xué)活性的氣體離子，這些離子與材料表面相互作用導(dǎo)致表面原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成可揮發(fā)產(chǎn)物。這些揮發(fā)產(chǎn)物隨真空抽氣系統(tǒng)被排走。隨著材料表層的“反應(yīng)-剝離-排放”的周期循環(huán)，材料被逐層刻蝕到特定深度。除了表面化學(xué)反應(yīng)外，帶能量的離子轟擊材料表面也會(huì)使表面原子濺射，產(chǎn)生一定的刻蝕作用。所以，反應(yīng)離子刻蝕包括物理和化學(xué)刻蝕兩者的結(jié)合。

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