感應(yīng)耦合等離子體刻蝕的原理

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感應(yīng)耦合等離子體刻蝕法（Inductively Coupled Plasma Etch，簡(jiǎn)稱ICPE）是化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同作用的結(jié)果。它的基本原理是在真空低氣壓下，ICP 射頻電源產(chǎn)生的射頻輸出到環(huán)形耦合線圈，以一定比例的混合刻蝕氣體經(jīng)耦合輝光放電，產(chǎn)生高密度的等離子體，在下電極的RF 射頻作用下，這些等離子體對(duì)基片表面進(jìn)行轟擊，基片圖形區(qū)域的半導(dǎo)體材料的化學(xué)鍵被打斷，與刻蝕氣體生成揮發(fā)性物質(zhì)，以氣體形式脫離基片，從真空管路被抽走。

感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的結(jié)構(gòu)二

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刻蝕腔體刻蝕腔體是ICP 刻蝕設(shè)備的核心結(jié)構(gòu)，它對(duì)刻蝕速率、刻蝕的垂直度以及粗糙度都有直接的影響?？涛g腔的主要組成有：上電極、ICP 射頻單元、RF 射頻單元、下電極系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)等組成。

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等離子刻蝕工藝

等離子體刻蝕分為兩個(gè)過(guò)程：首先，等離子體中產(chǎn)生化學(xué)活性組分；其次，這些活性組分與固體材料發(fā)生反應(yīng)，形成揮發(fā)性化合物，從表面擴(kuò)散排走。例如，CF4離解產(chǎn)生的F，與S反應(yīng)生成SiF4氣體，結(jié)果是在含Si材料的表面形成了微觀銑削結(jié)構(gòu)。等離子體刻蝕是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，包括離子刻蝕、濺射刻蝕以及等離子體灰化等過(guò)程。

基底和工藝參數(shù)決定了表面改性的類型，基底溫度、處理時(shí)間和材料擴(kuò)散特性決定了改性深度。等離子體僅能在表面刻蝕幾個(gè)微米的深度，改性后的表面特性發(fā)生了改變，但大部分材料的特性仍能得以保持。這項(xiàng)技術(shù)還可以用于表面清洗、固話、粗化、改變親水性及粘結(jié)性等，同樣也可以使電子顯微鏡下觀察的樣品變薄以及應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路的制造過(guò)程中。在化學(xué)濺射中會(huì)發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物。常用的氣體包括Ar、He、O2、H2、H2O、CO2、Cl2、F2和有機(jī)蒸氣等。與存在化學(xué)反應(yīng)的等離子體濺射相比，惰性離子濺射更像是一個(gè)物理過(guò)程。

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高密度等離子體源在刻蝕工藝上具有許多優(yōu)勢(shì)，例如，可以更準(zhǔn)確地控制工作尺寸，刻蝕速率更高，更好的材料選擇性。高密度等離子體源可以在低壓下工作，從而減弱鞘層振蕩現(xiàn)象。使用高密度等離子體源刻蝕晶片時(shí)，為了使能量和離子通量彼此獨(dú)立，需要采用獨(dú)立射頻源對(duì)晶圓施加偏壓。因?yàn)榈湫偷碾x子能量在幾個(gè)電子伏特量級(jí)，在離子進(jìn)入負(fù)鞘層后，其能量經(jīng)加速將達(dá)到上百電子伏特，并具有高度指向性，從而賦予離子刻蝕的各向異性。

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