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)離子刻蝕的操作方法

通過(guò)向晶片盤片施加強(qiáng)RF（射頻）電磁場(chǎng)，在系統(tǒng)中啟動(dòng)等離子體。該場(chǎng)通常設(shè)定為13.56兆赫茲的頻率，施加在幾百瓦特。振蕩電場(chǎng)通過(guò)剝離電子來(lái)電離氣體分子，從而產(chǎn)生等離子體 [3]  。在場(chǎng)的每個(gè)循環(huán)中，電子在室中上下電加速，有時(shí)撞擊室的上壁和晶片盤。同時(shí)，響應(yīng)于RF電場(chǎng)，更大質(zhì)量的離子移動(dòng)相對(duì)較少。當(dāng)電子被吸收到腔室壁中時(shí)，它們被簡(jiǎn)單地送到地面并且不會(huì)改變系統(tǒng)的電子狀態(tài)。然而，沉積在晶片盤片上的電子由于其DC隔離而導(dǎo)致盤片積聚電荷。這種電荷積聚在盤片上產(chǎn)生大的負(fù)電壓，通常約為幾百伏。由于與自由電子相比較高的正離子濃度，等離子體本身產(chǎn)生略微正電荷。由于大的電壓差，正離子傾向于朝向晶片盤漂移，在晶片盤中它們與待蝕刻的樣品碰撞。離子與樣品表面上的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但也可以通過(guò)轉(zhuǎn)移一些動(dòng)能來(lái)敲除（濺射）某些材料。由于反應(yīng)離子的大部分垂直傳遞，反應(yīng)離子蝕刻可以產(chǎn)生非常各向異性的蝕刻輪廓，這與濕化學(xué)蝕刻的典型各向同性輪廓形成對(duì)比。RIE系統(tǒng)中的蝕刻條件很大程度上取決于許多工藝參數(shù)，例如壓力，氣體流量和RF功率。 RIE的改進(jìn)版本是深反應(yīng)離子蝕刻，用于挖掘深部特征。

離子束刻蝕機(jī)

加工

離子束刻蝕可達(dá)到很高的分辨率，適合刻蝕精細(xì)圖形。離子束加工小孔的優(yōu)點(diǎn)是孔壁光滑，鄰近區(qū)域不產(chǎn)生應(yīng)力和損傷能加_工出任意形狀的小孔，且孔形狀只取決于掩模的孔形。

加工線寬為納米級(jí)的窄槽是超精微加工的需要。如某零件要求在10nm的碳膜上，用電子束蒸鍍10nm的金一鋁(60/40)膜。

首先將樣品置于真空系統(tǒng)中，其表面自然形成---種污染抗蝕劑掩模，用電子束曝光顯影后形成線寬為8nm的圖形，然后用ya離子束刻蝕，離子束流密度為0.1mA/cm， 離子能量是1keV;另一種是在20nm厚的金一鈀膜上刻出線寬為8nm的圖形、深寬比提高到2.5:10。 由此可見離子束加工可達(dá)到很高的精度。

離子束是指以近似一致的速度沿幾乎同一方向運(yùn)動(dòng)的一群離子。離子源用以獲得離子束的裝置。在各類離子源中，用得較多的是等離子體離子源，即用電場(chǎng)將離子從一團(tuán)等離子體中引出來(lái)。這類離子源的主要參數(shù)由等離子體的密度、溫度和引出系統(tǒng)的質(zhì)量決定。屬于這類離子源的有:潘寧放電型離子源射頻離子源、微波離子源、雙等離子體源、富立曼離子源等。另一類使用較多的離子源是電子碰撞型離子源，主要用于各種質(zhì)譜儀器中。