離子束刻蝕

離子束刻蝕以離子束為刻蝕手段達(dá)到刻蝕目的的技術(shù)，其分辨率限制于粒子進(jìn)入基底以及離子能量耗盡過程的路徑范圍。離子束較小直徑約10nm，離子束刻蝕的結(jié)構(gòu)較小可能不會小于10nm。目前聚焦離子束刻蝕的束斑可達(dá)100nm以下，較以較快的直寫速度進(jìn)行小于50nm的刻蝕，故而聚焦離子束刻蝕是納米加工的一種理想方法。此外聚焦離子束技術(shù)的另一優(yōu)點(diǎn)是在計(jì)算機(jī)控制下的無掩膜注入，甚至無顯影刻蝕，直接制造各種納米器件結(jié)構(gòu)。但是，在離子束加工過程中，損傷問題比較突出，且離子束加工精度還不容易控制，控制精度也不夠高。

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干法刻蝕

干法刻蝕種類很多，包括光揮發(fā)、氣相腐蝕、等離子體腐蝕等。其優(yōu)點(diǎn)是：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)是：成本高，設(shè)備復(fù)雜。干法刻蝕主要形式有純化學(xué)過程（如屏蔽式，下游式，桶式），純物理過程（如離子銑），物理化學(xué)過程，常用的有反應(yīng)離子刻蝕RIE，離子束輔助自由基刻蝕ICP等。干法刻蝕方式很多，一般有：濺射與離子束銑蝕， 等離子刻蝕（Plasma Etching），高壓等離子刻蝕，高密度等離子體（HDP）刻蝕，反應(yīng)離子刻蝕（RIE）。另外，化學(xué)機(jī)械拋光CMP，剝離技術(shù)等等也可看成是廣義刻蝕的一些技術(shù)。

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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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離子刻蝕簡介

離子刻蝕是利用高能量惰性氣體離子轟擊被刻蝕物體的表面，達(dá)到濺射刻蝕的作用。因?yàn)椴捎眠@種方法，所以可以得到非常小的特征尺寸和垂直的側(cè)壁形貌。這是一種“通用”的刻蝕方式，可以在任何材料上形成圖形。它的弱點(diǎn)是刻蝕速度較低，選擇性比較差。傳導(dǎo)耦合性等離子體刻蝕的優(yōu)勢在于刻蝕速率高、良好的物理形貌和通過對反應(yīng)氣體的選擇，達(dá)到針對光刻膠和襯底的高選擇比。一般用于對特征形貌沒有要求的去膠(ashing，灰化)工藝。反應(yīng)離子刻蝕是上述兩種刻蝕方法相結(jié)合的產(chǎn)物，它是利用有化學(xué)反應(yīng)性氣體產(chǎn)生具有化學(xué)活性的基團(tuán)和離子。經(jīng)過電場加速的高能離子轟擊被刻蝕材料，使表面受損，提高被刻蝕材料表面活性，加速與活性刻蝕反應(yīng)基團(tuán)的反應(yīng)速度，從而獲得較高的刻蝕速度。這種化學(xué)和物理反應(yīng)的相互促進(jìn)，使得反應(yīng)離子刻蝕具有上述兩種干法刻蝕所沒有的優(yōu)越性：良好的形貌控制能力(各向異性)、較高的選擇比、可以接受的刻蝕速率。因此在于法刻蝕工藝中反應(yīng)性離子刻蝕得到廣泛應(yīng)用。

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