反应离子刻蚀机的主要调节参数-RIE

刻蚀工艺分为干法刻蚀(DryEtching)和湿法刻蚀(WetEtching)两大类。干法刻蚀主要依靠等离子体技术对薄膜材料进行刻蚀,是微纳加工中广泛应用的重要工艺之一。在干法刻蚀过程中,特定气体被激发为等离子体状态,极大地增强了化学活性。根据被刻蚀材料的特性选择合适的气体,可使其与材料表面发生快速反应,实现材料的选择性去除。

反应离子刻蚀是一种结合了等离子体化学反应(化学刻蚀)和高能离子轰击(物理刻蚀)的刻蚀工艺。RIE过程中,在电场作用下,气体被激发为高能离子,直接轰击材料表面,产生物理刻蚀效应。同时,引入特定的反应性气体,这些气体与材料表面发生化学反应,生成易挥发的反应产物,从而加速材料去除过程。

反应离子刻蚀机的主要调节参数

反应离子刻蚀机的调节参数主要包括放电功率、反应室压强、刻蚀气体流速等。

放电功率

对刻蚀速率影响最大的参数是刻蚀功率。随着功率的增大,反应气体的电离几率和电子的能量均随着增大,从而提高了离子对样品表面的轰击作用以及化学反应速率。但当功率增大到特定值时,腔室中的离化分子数会达到饱和状态,此时继续增大功率对刻蚀速率的提高已不明显。此外,由于离子轰击作用随功率增大而逐渐增大,该作用对被刻蚀样品和掩膜材料的去除作用是相同的,进而会增大掩膜的去除速率,从而降低了刻蚀的选择比,因此功率应在一定范围内进行调节。

反应室压强

对刻蚀速率影响最大的参数是刻蚀功率。随着功率的增大,反应气体的电离几率和电子的能量均随着增大,从而提高了离子对样品表面的轰击作用以及化学反应速率。但当功率增大到特定值时,腔室中的离化分子数会达到饱和状态,此时继续增大功率对刻蚀速率的提高已不明显。此外,由于离子轰击作用随功率增大而逐渐增大,该作用对被刻蚀样品和掩膜材料的去除作用是相同的,进而会增大掩膜的去除速率,从而降低了刻蚀的选择比,因此功率应在一定范围内进行调节。

刻蚀气体流速

反应气体的流速是另一个影响刻蚀速度的参数。由于反应离子刻蚀的基本原理是通过反应气体离子与被刻蚀样品表面的原子反应生成挥发性产物,进而去除样品表面材料,因此气体的流速对刻蚀过程有很重要的影响。在其它刻蚀参数保持不变的条件下,气体流速过快会导致反应气体未离子化便被抽出了反应室,真正起作用的反应气体活化离子数目减少,刻蚀速率受到抑制;而若气体流速过低,由于腔室内反应气体供应不足,也会影响刻蚀的速率。