干法刻蚀技术
干法刻蚀技术的应用与发展
设备参数
设备设计、电源、电源频率、压力、温度、气流速率、
真空状况、工艺菜单
工艺参数
等离子体-表面相互作用：表面材料、复合金属的不同层、表面温度、表面电荷、表面形貌；化学和无理要求；
时间
质量指标
刻蚀速率、选择比、均与性、特性曲线、关键尺寸、残留物
其他相关因素
净化间规、操作过程、维护过程、预防维护计划
2.2刻蚀作用
干法刻蚀系统中，刻蚀作用是通过化学作用或物理作用，或者是化学和物理的共同作用来实现的。在纯化学机理中，等离子体产生的反应元素（自由基和反应原子）与硅片表面的物质发生反应。为了获得高的选择比（即为了与光刻胶或下层材料的化学反应最小），进入腔体的气体（一般含氯或氟）都经过了慎重选择。等离子体化学刻蚀由于它是各向同性的，因而线宽控制差。反应中产生的挥发性生成物被真空泵抽走。
第2章干法刻蚀的机制和原理
2.1刻蚀工艺
在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。干法刻蚀是把硅片表面曝露与其他中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开除的残空，与硅片发生物理或者化学反应（或这两种反应），从而去掉曝露的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方方法。而湿法腐蚀一般只用于尺寸较大的情况下（大于3微米）。湿法腐蚀仍然用来腐蚀硅片上的某些层或用来去除干法刻蚀后的残留物。
3.1介质的干法刻蚀
对于200mm硅片，介质的干法刻蚀是最复杂的刻蚀过程；而对于300mm硅片，介质刻蚀将遇到最大的挑战。氧化物刻蚀的最大困难在于随着特征尺寸缩小，在通互连中用于双层大马士革技术的层间介质的新的沟槽刻蚀工艺以及需要刻蚀低K层间介质所带来的更严格的工艺规。
3.1.1氧化物
刻蚀氧化物通常是为了制作接触孔和通孔。这些事很关键的应用，要求在氧化物中刻蚀出具有高深宽比的窗口。对于DRAM应用中的0.18um图形，深宽比希望能达到6:1，对下层的硅和硅化物、多晶硅的选择比要求大约50:1。有一些新的氧化物刻蚀应用，如有新沟槽刻蚀和高深宽比刻蚀要求的双大马士革结构，也有低的深宽比通孔刻蚀，如非关键性的氧化物刻蚀应用。
光学材料的干法刻蚀研究
案例二：玻璃基光学材料的干法刻蚀
总结词
玻璃基光学材料具有优异的光学性能和机械性能，广泛应用于各种光学元件的制作。而干法刻蚀技术在该领域 中也发挥了重要作用。
详细描述
干法刻蚀技术在玻璃基光学材料的加工中，能够实现高精度、高效率的刻蚀，同时避免了湿法刻蚀中的化学腐 蚀问题。此外，通过选择不同的刻蚀气体和参数，还可以实现对玻璃基光学材料进行各向同性或异性的刻蚀。
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结论与展望
研究成果总结
干法刻蚀技术
在干法刻蚀技术方面，我们取得了重要的突破。通过精 确控制反应参数，我们成功地实现了对光学材料的精确 刻蚀，得到了高质量的刻蚀图案和结构。
材料适应性
我们的方法成功地应用于多种光学材料，包括玻璃、晶 体、陶瓷和金属氧化物等，这表明我们的方法具有广泛 的材料适应性。
更广泛的适用范围
目前干法刻蚀技术主要应用于半导体制造领域，但随着光学材料和其他新材料的发展，未 来干法刻蚀技术的应用范围将更加广泛。例如，光学材料具有高度透明性和硬度等特点， 未来干法刻蚀技术有望在光学材料加工领域取得重要突破。
未来研究方向
干法刻蚀过程的物理机制研究
深入探究干法刻蚀过程中的物理机制，包括反应动力学、薄膜应 力等，为优化刻蚀工艺和提高刻蚀质量提供理论支持。
成本与可持续性
我们的方法涉及高精度的设备和材料，这可能导致制造成本较高。此外，干法刻蚀过程需要使用大量的化学试剂和气体， 对环境可能产生一定影响，因此需要进一步研究可持续性和环保性更强的替代方案。
对未来研究的建议
工艺优化
进一步研究干法刻蚀过程中的各种参数对刻 蚀效果的影响，以进一步优化工艺条件，提 高刻蚀质量和效率。
总结词
硅基光学材料由于其稳定的物理化学性质以及优异的机械性能，成为了光学领域的重要材料。而干法刻蚀技术 以其高精度、高效率的优点，在硅基光学材料的加工中得到了广泛应用。
干法刻蚀工艺总结
干法刻蚀工艺总结离子束刻蚀机（IBE-150A）背景:利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。
把Ar、Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。
技术指标：装片：一片六英寸衬底、或1片四英寸，向下兼容。
抽气速度：30min由ATM到1.0×10-3Pa极限真空度：2×10-4Pa离子能量：300eV-400eVICP刻蚀机（OXFORD ICP 180）背景:通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。
因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。
另外，由于该系统使用了Cl基和Br基的刻蚀气体，因此该ICP系统适合于对Ⅲ-Ⅴ族化合物材料进行刻蚀。
技术指标：ICP离子源：0~3000WRF射频源：0~600W装片：1片四英寸，向下兼容基底刻蚀温度：0℃-200℃可调。
刻蚀气体：BCl3、Cl2、HBr、Ar、O2可刻蚀材料包括：GaN、GaAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族化合物材料ICP刻蚀机（STS HRM）背景：通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。
因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。
该系统使用了F基的刻蚀气体，具有Bosch工艺，适合于对硅材料进行大深宽比刻蚀。
第10章 干法刻蚀
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反应离子束刻蚀
• 聚焦离子束(FIB)：经过透镜聚焦形成的、束径在0.1 m以 下的极微细离子束。 • FIB的离子源主要有液态金属离子源(LMIS，常选用金属 Ga)和电场电离型气体离子源(FI，常选用H2、He、Ne等) 两大类。
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反应离子束刻蚀
• 大束径离子束刻蚀：束径10~20 cm，效率高，质量均匀。 常用大束径离子束设备有两种：
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刻蚀参数
6. 聚合物
• 聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳与刻蚀气体和刻蚀生成物 结合在一起而形成的；能否形成侧壁聚合物取决于所使用的刻蚀 气体类型。 • 聚合物的形成有时是为了在刻蚀图形的侧壁上形成抗腐蚀膜从而 防止横向刻蚀，这样能形成高的各向异性图形，增强刻蚀的方向 性，从而实现对图形关键尺寸的良好控制。
刻蚀工艺分类：干法刻蚀和湿法刻蚀 干法刻蚀：通过气体放电，使刻蚀气体分解、电离，由产 生的活性基及离子对基板进行刻蚀的工艺过程；刻蚀精度： 亚微米。 湿法刻蚀：把要腐蚀的硅片放在化学腐蚀液里去除表面层 材料的工艺过程；刻蚀精度刻蚀参数:
• • • • • • •
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干法刻蚀
刻蚀类型 湿法腐蚀 侧壁剖面 各向同性 示意图
各向同性(与设备和参数有关)
各向异性 (与设备和参数有关) 干法刻蚀 各向异性– 锥形
硅槽
湿法刻蚀是各向同性腐蚀， 不能实现图形的精确转移， 一般用于特征尺寸较大的 情况（≥3μｍ） 。
干法刻蚀有各向同性腐蚀，也 有各向异性腐蚀。各向异性腐 蚀能实现图形的精确转移，是 集成电路刻蚀工艺的主流技术。
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等离子体刻蚀
• 圆桶式等离子体刻蚀机
刻蚀系统的射频电场平行于硅片表面，不存在反应离子轰击， 只有化学作用（仅在激发原子或活性气氛中进行刻蚀）。
sinx干法刻蚀工艺
sinx干法刻蚀工艺一、引言干法刻蚀工艺是一种常用于微电子制造中的重要工艺，被广泛应用于半导体器件、光电子器件以及微纳加工领域。
其中，sinx干法刻蚀工艺是一种常见且重要的技术，本文将对其原理、工艺流程以及应用进行介绍。
sinx干法刻蚀工艺是基于化学气相刻蚀技术实现的。
其主要原理是通过将硅表面暴露于含有氟气和氧气的刻蚀气体环境中，形成硅氧化物（SiOx）层，而后使用氟气将其刻蚀去除。
由于刻蚀速率与刻蚀气体的浓度、温度、压力等因素相关，因此可以通过调节这些参数来控制刻蚀速率和刻蚀深度，从而实现对硅表面的精确刻蚀。
三、sinx干法刻蚀工艺流程sinx干法刻蚀工艺主要包括前处理、刻蚀和后处理三个步骤。
1. 前处理：首先需要对待刻蚀的硅表面进行清洗，以去除表面的杂质和有机物。
常用的清洗方法包括酸洗、碱洗和超声清洗等。
清洗后，将硅片放入刻蚀室中，进行真空抽取和预热处理。
2. 刻蚀：在刻蚀室中，加入刻蚀气体，常用的刻蚀气体有氟化氢（HF）和氟化氮（NF3）等。
调节刻蚀气体的流量、温度和压力等参数，控制刻蚀速率和刻蚀深度。
刻蚀过程中，通过监测刻蚀速率以及表面形貌等参数，进行实时调节和控制。
3. 后处理：刻蚀完成后，需要对刻蚀后的硅片进行清洗和去除刻蚀残留物。
然后，进行表面抛光和再清洗等步骤，以保证硅片表面的光洁度和无尘污。
最后，进行检测和质量控制，确保刻蚀工艺的稳定性和一致性。
四、sinx干法刻蚀工艺应用sinx干法刻蚀工艺在微电子制造中有着广泛的应用。
主要应用于制备硅氧化物（SiOx）薄膜，用于制作MOS场效应晶体管、光电子器件和微纳加工等领域。
此外，sinx干法刻蚀工艺还可以用于制备硅纳米线、纳米孔洞和微纳结构等，用于研究和应用于纳米器件和生物传感器等领域。
五、总结sinx干法刻蚀工艺是一种重要的微电子制造工艺，通过调节刻蚀气体的浓度、温度和压力等参数，可以实现对硅表面的精确刻蚀。
该工艺应用广泛，可用于制备硅氧化物薄膜和制作各种微纳器件。
纳米刻蚀工艺中的干法刻蚀与湿法刻蚀比较
纳米刻蚀工艺是纳米制造中的一项关键技术，它通过物理或化学方法去除材料，以达到制造纳米级别结构的目的。
在纳米刻蚀工艺中，干法刻蚀和湿法刻蚀是两种主要的刻蚀方法，它们各自具有不同的特点，也适用于不同的应用场景。
首先，让我们来看看干法刻蚀。
在干法刻蚀中，我们通常使用物理手段如离子刻蚀、反应离子刻蚀（RIE）、机械研磨等。
这些方法的主要优点是刻蚀速度快，对材料的兼容性好，能够处理各种不同类型的材料。
然而，这种方法也存在一些缺点。
首先，它对设备的要求较高，需要专门的设备和技术支持。
其次，由于其刻蚀过程中可能产生微小碎片，因此在处理敏感材料时需要特别小心。
此外，干法刻蚀对于深宽比的保持相对较差，即对同一尺寸的图形，干法刻蚀可能需要更大的实际面积。
接下来是湿法刻蚀，这种方法主要利用化学反应来去除材料。
常见的湿法刻蚀技术包括化学腐蚀、等离子体腐蚀等。
与干法刻蚀相比，湿法刻蚀对许多材料具有更强的兼容性，特别是在高分子材料和绝缘材料上。
此外，湿法刻蚀在处理大面积样品时更具优势，因为它不需要精确的定位和设备支持。
然而，湿法刻蚀也存在一些问题，如腐蚀液的选择和配比需要严格控制，以及对一些材料可能产生过敏反应的风险。
而且，湿法刻蚀的刻蚀深度较浅，对于深结构可能无法达到预期的刻蚀效果。
总的来说，干法刻蚀和湿法刻蚀各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在选择使用哪种方法时，我们需要考虑待处理材料的性质、刻蚀速度的需求、设备的可用性以及成本等因素。
而且，随着技术的进步，我们期待在未来看到更多创新的纳米刻蚀方法出现，以满足更复杂、更高精度的纳米制造需求。
干法刻蚀去除硬化光刻胶的原理
干法刻蚀去除硬化光刻胶的原理
干法刻蚀去除硬化光刻胶的原理主要是利用等离子体放电产生的活性粒子与光刻胶中的化学物质发生反应，使光刻胶发生降解或挥发，从而实现对光刻胶的去除。
具体来说，干法刻蚀过程通常包括以下几个步骤：
1. 预处理：在刻蚀之前，通常需要对光刻胶进行预处理，如表面清洗、烘干等，以去除光刻胶表面的杂质和水分，提高刻蚀效果。
2. 放电激活：通过施加高能电子或离子束等手段，使光刻胶表面产生等离子体放电，激活光刻胶中的化学物质。
3. 反应降解：在等离子体放电的作用下，光刻胶中的化学物质与活性粒子发生反应，形成挥发性物质，从而实现对光刻胶的去除。
4. 刻蚀速率控制：通过调节放电参数、刻蚀气体种类和压力等条件，可以控制刻蚀速率，实现对光刻胶的精细刻蚀。
5. 刻蚀后处理：刻蚀完成后，需要进行后处理，如清洗、烘干等，以去除残留的光刻胶和刻蚀产物，提高刻蚀效果。
干法刻蚀去除硬化光刻胶具有高分辨率、高纵横比、高刻蚀速率等优点，广泛应用于微电子制造、光电子制造等领域。
drie干法蚀刻原理
drie干法蚀刻原理DRIE（双极型反应离子刻蚀，Deep Reactive Ion Etching）干法蚀刻是一种高精度的微纳米加工技术，广泛应用于半导体、微电子器件、MEMS、光电子、生命科学等领域。
其优点在于可控制深度、垂直性和纵横比高。
下面简单介绍一下DRIE干法蚀刻的原理：1. 反应离子蚀刻（RIE）过程DRIE干法蚀刻依靠的是反应离子蚀刻(RIE)过程，其主要特点是等离子体与刻蚀表面间存在的反应物质的反应，最终产生气相或溶液中的物质，同时释放出反应所需要的新的原子或离子。
通过反应离子蚀刻过程，可以高效地完成微细结构的制备。
2. 阴极自我吸引（CIA）效应在DRIE干法蚀刻中，阴极自我吸引效应（CIA，Cathode Self-Biasing）是非常重要的。
当反应离子轰击刻蚀的地方产生电荷，从而形成电场。
电子在电场的吸引下会聚集到阴极上，使其形成一个更负的电位（负自我吸引）。
这意味着氢氟酸（HF）分子在撞击阴极表面后能够更容易地分解并产生反应，从而促进刻蚀过程。
3. 冲击产生等离子体DRIE干法蚀刻采用了高能量电离辉光放电（HEDP）的方式产生等离子体。
这种放电方式可以使气体在较低的压力下进行电离，从而产生高浓度的反应物，以保持较高的刻蚀速率和质量。
4. 双极金属反应DRIE干法蚀刻使用阴极和阳极的双金属反应体系，这种体系可以形成一种稳定的化学反应，可以产生氟化物（F^-）和钨酸根（WO4^-2 ）等反应物，以加速刻蚀过程。
在DRIE干法蚀刻过程中，通过调节工艺参数如气体流速，功率密度等，可以控制反应离子轰击材料表面的能量和反应速率，有效地实现高精度加工的控制。
总之，DRIE干法蚀刻的原理是基于反应离子蚀刻、阴极自我吸引效应、等离子体和双极金属反应体系。
可以实现高精度和高质量的微纳米结构制备，是微纳加工领域中的一项重要技术。
硅的干法刻蚀
硅的干法刻蚀
硅的干法刻蚀是指在不使用任何化学试剂或溶液的情况下，通过加热和压力来破坏材料表面的氧化层，从而获得所需要的物质。
这种方法通常被称为“空气刻蚀”或“空气刀片”。
干法刻蚀技术已经广泛应用于各个领域，包括半导体、光伏电池等。
它可以用于制造芯片上的多晶硅（Si）层，也可以用于清除表面的杂质和污染物，如氧化物、金属残留物等。
此外，干法刻蚀还能够提高器件性能并降低生产成本。
然而，由于缺乏实验室测试设备，人们对于干法刻蚀技术的了解仍然有限。
因此，在进行干法刻蚀操作之前，建议先进行实验室测试，确保其安全性和可靠性。
同时，在操作过程中，应严格遵守相关规范和标准，避免出现意外事故。
干法刻蚀原理
干法刻蚀原理干法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，它通过化学气相沉积和干法刻蚀两个基本步骤来实现对材料表面的加工。
在干法刻蚀中，刻蚀气体和反应产物都以气态存在，不需要溶液的介入，因此得名“干法刻蚀”。
干法刻蚀技术广泛应用于半导体、光电子器件、生物芯片等领域，对于微纳加工领域具有重要意义。
干法刻蚀的原理主要包括两个方面，刻蚀气体的选择和刻蚀过程的控制。
首先，刻蚀气体的选择对于干法刻蚀的效果至关重要。
刻蚀气体通常是一种活性气体，比如氟化氢、氯气、氧气等，它们能够与被刻蚀材料发生化学反应，形成气态的产物，从而实现对材料表面的刻蚀。
其次，刻蚀过程的控制也是干法刻蚀的关键。
在刻蚀过程中，需要控制刻蚀气体的流量、压力、温度等参数，以及对被刻蚀材料的表面进行保护，避免不必要的刻蚀损伤。
在干法刻蚀中，刻蚀气体与被刻蚀材料表面发生化学反应，生成气态的产物，然后被抽走，从而实现对材料表面的刻蚀。
这种刻蚀过程具有很高的选择性，能够实现对特定材料的精确加工。
同时，干法刻蚀还具有高速、高效、低污染等优点，适用于对微细结构的加工。
因此，干法刻蚀技术在微纳加工领域得到了广泛的应用。
需要指出的是，干法刻蚀也存在一些局限性。
首先，刻蚀气体的选择和刻蚀过程的控制对于刻蚀效果有着至关重要的影响，需要经过一定的工艺优化和参数调整。
其次，干法刻蚀的刻蚀速率通常较低，对于一些需要大面积刻蚀的应用来说，可能不太适用。
因此，在实际应用中需要根据具体的加工要求选择合适的加工技术。
总的来说，干法刻蚀作为一种重要的微纳加工技术，具有很高的加工精度和选择性，广泛应用于半导体、光电子器件、生物芯片等领域。
随着微纳加工技术的不断发展，相信干法刻蚀技术在未来会有更广阔的应用前景。
干法蚀刻原理
干法蚀刻原理干法蚀刻是一种基于化学反应进行材料加工的技术，通过气相中的化学反应来控制材料表面的加工，是一种高精度微纳加工技术。
干法蚀刻主要应用于半导体和微电子制造工艺中，可以用于制备芯片、微电子器件、MEMS和光学器件等。
干法蚀刻原理是基于气相反应原理，主要是通过离子束或者反应性气体在材料表面发生的化学反应来实现微观结构的加工。
在干法蚀刻中，反应气体一般为电离态，进入蚀刻室后被加速成高能量离子束，然后当离子束撞击目标材料表面时，会产生能量转移，从而使目标材料表面的化学键发生断裂产生反应。
当反应物进一步扩散到目标材料表面时会发生化学反应，生成新的化合物并释放气体产物。
这个过程中材料表面产生了各种化学反应，从而产生了微观的空洞和分子结构变化，实现了微细结构加工的效果。
干法蚀刻技术主要分为两种类型：物理性干法蚀刻和化学性干法蚀刻。
物理性干法蚀刻主要是利用粒子束对材料表面进行削除加工，常用的物理性干法蚀刻包括离子束刻蚀、反应离子束刻蚀、电子束刻蚀等。
化学性干法蚀刻则是利用反应性气体来实现化学反应加工，常用的化学性干法蚀刻包括等离子刻蚀、化学气相沉积、反应性离子束沉积等。
等离子体刻蚀是一种最常用的化学性干法蚀刻技术，它主要是在高频或微波磁场的作用下产生高温、高压、高电位的等离子体，将反应气体激发成离子状态，并在等离子体的作用下进行材料表面的化学反应。
等离子体刻蚀是一种高效的微米级结构加工方法，可用于制造微型元件、微流体芯片、光学器件、生物芯片等领域。
化学气相沉积是干法蚀刻技术的另一种重要应用，它是利用反应性气体在表面反应沉积出薄膜来制备材料。
化学气相沉积过程主要是利用气体中的化学成分，在材料表面上发生化学反应，使薄膜有自组装和自组织的特性，从而自行组成所需要的形状和特性。
总之，干法蚀刻原理是利用物理性和化学性干法蚀刻技术来实现微米、纳米级结构加工的一种高精度微纳加工技术，这种技术的应用领域很广，包括微型元件、微流体芯片、光学器件、生物芯片等领域。
oled 干法刻蚀原理
oled 干法刻蚀原理
有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode, OLED）是一种新型的显示技术，具有高亮度、快速响应、自发光等优势，被广泛应用于智能手机、电视、电子看板等各种显示设备中。
其中干法刻蚀是一种常用的OLED制造工艺，下面将介
绍其原理。
干法刻蚀原理基于物理气相法，通过在真空环境中将刻蚀源材料（如氯化锌、
氧化镁等）加热，产生高能量的刻蚀物质。
这些高能量的刻蚀物质会通过离子束或分子束的形式瞄准OLED基板上的特定区域。
在接触OLED基板上的目标材料时，刻蚀物质会引发化学反应，使目标材料被剥离或蚀刻掉。
干法刻蚀的关键是通过控制刻蚀源材料的加热温度、离子束/分子束的能量和
角度等参数来实现对目标材料的精确刻蚀。
这个过程需要在严格的真空环境中进行，以防止空气中的杂质对刻蚀过程的干扰。
干法刻蚀在OLED制造中扮演着重要的角色。
它可以用于去除非活性材料、修饰电极形状、刻蚀有机发光层以及形成亚像素结构等。
通过精确控制刻蚀参数，可以实现高精度的图案形成，并提高显示设备的品质和性能。
总的来说，干法刻蚀是一种关键的OLED制造工艺，它通过在真空环境中利用高能量的刻蚀物质对OLED基板进行刻蚀，实现对目标材料的精确控制。
这种工
艺的应用可以提高显示设备的品质和性能，推动OLED技术的发展。
干法刻蚀
挥发性刻蚀副产物 和其它未参加反应 的物质被真空泵抽 出反应腔。
刻蚀终止
刻蚀终止
干式蚀刻不像湿式蚀刻，具 有很高的选择比，过度的干 蚀刻可能会损伤下一层的材 料，因此，蚀刻时间的正确掌握是必要的。另外，反应器状况的 细微改变，如气体流量、温度、晶片上材料的差异，都会影响蚀 刻时间，因此必须时常去检查蚀刻速率的变化，以确保蚀刻的再 现性。使用终点测量器可以计算出蚀刻结束的正确时间，从而准 确地控制过度蚀刻的时间，以确保多次蚀刻的再现性。
2.3物理、化学刻蚀
通过活性离子对衬底的物理轰击和 化学反应双重作用刻蚀，同时兼有各向 异性和选择性好的优点。目前已成为超 大规模集成电路制造工艺中应用最广泛 的主流刻蚀技术。 。
物理、化学刻蚀的进行主要靠化学反 应来实现，加入离子轰击的作用有两方面。 1)破坏被刻蚀材质表面的化学键以提 高反应速率。 2)将二次沉积在被刻蚀薄膜表面的产 物或聚合物打掉，以使被刻蚀表面能充分 与刻蚀气体接触。由于在表面的二次沉积 物可被离子打掉，而在侧壁上的二次沉积 物未受到离子的轰击，可以保留下来阻隔 刻蚀表面与反应气体的接触、使得侧壁不 受刻蚀，所以采用这种方式可以获得非等 向性的刻蚀效果。
4.3.3 侧壁剖面
在局部(LI)氧化层介质中的接触窗口尺寸通常与具有高 深宽比的最小特征尺寸相等。对于这种类型的应用，需要 高度各项异性的垂直侧壁剖面。一个重要的因素是高密度 造过程中用到两种基本的氮化硅。一种是在 700 -800摄氏度下用LPCVD淀积的，它产生按Si3N4组成比的 氮化硅膜。另外一种低密度的氮化硅膜是在低于350摄氏 度下用PECVD淀积。由于它的低密度，PECVD生长的氮化硅 膜的刻蚀速率较快。 可用不同的化学气体来刻蚀氮化硅，常用的气体是CF4。 并与O2,和N2混合使用。增加02/N2的含量来稀释氟基的浓 度并降低对下层氧化物的刻蚀速率。另外可能用于氮化硅 刻蚀的主要气体有SiF4、NF3、CHF3 和C2F6。
darc层干法刻蚀
darc层干法刻蚀
DARC (Doped Amorphous Carbon) 层干法刻蚀是一种常用的纳
米加工技术，主要用于制备纳米级别的器件和结构。
在 DARC 层干法刻蚀中，首先需要制备一个 DARC 膜，一般
采用化学气相沉积（CVD）技术。
DARC 膜具有较高的导电
性和光透明性，对光刻胶和光刻步骤友好。
接下来，在光刻步骤中，将光刻胶涂覆在 DARC 膜上，并利
用掩模光刻技术制作出所需的图形。
然后，通过曝光和显影步骤，将光刻胶中未曝光区域去除，从而得到所需的光刻胶图案。
随后，进行干法刻蚀步骤。
通常使用的干法刻蚀方法有辉光放电刻蚀（Glow Discharge Etching, GDE）和反应离子刻蚀（Reactive Ion Etching, RIE）等。
这些方法利用等离子体生成
的化学反应或物理碰撞将 DARC 膜刻蚀掉，形成所需的纳米
结构。
在干法刻蚀过程中，需要对刻蚀参数进行精确控制，包括刻蚀气体的种类和浓度、功率、压力等。
这些参数的选择将直接影响刻蚀速率和刻蚀选择性。
通过DARC 层的干法刻蚀，可以制备出各种纳米器件和结构，如纳米线、纳米孔、纳米槽等。
这些纳米结构在纳米电子学、纳米光学和生物传感等领域具有广泛的应用。
干法刻蚀
1、刻蚀速率刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅片表面材料的速度，通常用Å/min表示。
※Å：埃米，1埃米Angstrom =1/10000000000米（10的负10次方）。
刻蚀速率=△T/t（Å/min）△T=去掉的材料厚度（Å或μm）t=刻蚀所用的时间（分）※负载效应：刻蚀速率和刻蚀面积成反比。
2、刻蚀剖面刻蚀剖面是指被刻蚀图形的侧壁形状。
※各向同性和各向异性：各向同性，刻蚀在各个方向的速率一致；各向异性，刻蚀在各个方向的速率不一致。
3、刻蚀偏差刻蚀偏差是指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。
刻蚀偏差=W b－W aW b=刻蚀前光刻胶的线宽W a=光刻胶去掉后被刻蚀材料的线宽4、选择比选择比指的是在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料的刻蚀速率比。
选择比S R=E f/E rE f=被刻蚀材料的刻蚀速率E r=掩蔽层材料的刻蚀速率（如光刻胶）5、均匀性刻蚀均匀性是一种衡量刻蚀工艺在整个硅片上，或整个一批，或批与批之间刻蚀能力的参数。
※ARDE，微负载效应。
6、残留物刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面不想要的材料。
它常常覆盖在腔体内壁或被刻蚀图形的底部。
7、聚合物聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳转化而来并与刻蚀气体（如C2F4）和刻蚀生成物结合在一起形成的。
8、等离子体诱导损伤A、一种主要的损伤是非均匀等离子体在晶体管栅电极产生陷阱电荷，引起薄栅氧化硅的击穿。
B、另一种器件损伤是能量粒子对暴露的栅氧化层的轰击。
发生在刻蚀时栅电极的边缘。
9、颗粒沾污和缺陷等离子体带来的硅片损伤有时也由硅片表面附近的等离子体产生的颗粒沾污而引起的。
由于电势的差异，颗粒产生在等离子体和壳层的界面处。
当没有等离子体时，这些颗粒就会掉到硅片表面。
氟基化学气体等离子体比氯基或溴基等离子体产生较少的颗粒，因为氟产生的刻蚀生成物具有较高的蒸汽压。
干法刻蚀是把硅片表面暴露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或同时有这两种反应），从而去掉暴露的表面材料。
干法刻蚀.
最小的光刻胶脱落或粘附问题
刻蚀速率＝ΔT/t（Å /min)
Bias：凹切量或侧蚀宽度
好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性
等离子体刻蚀又称为激发反应气体刻蚀，属于化学刻蚀，各向同性。
② 自由基和反应原子或原子团的化学性质非常活泼，它们构成了等离子体的反应元素，自由基、反应原子或原子团与被刻蚀的材料进
行化学反应形成了等离子体刻蚀。
• 气体离化团束 (GCIB) 中束团的动能由组成原子共享，平均每个 原子的入射能量约在10 eV以下。因而，在碰撞过程中，团束原 子的整体运动使得团束仅对靶材表面的前几个原子层产生轰击效 应。
30 kV的气体离化团束设备图
28
气体离化团束加工技术
• GCIB的优点：
➢ 浅层注入，损伤小； ➢ 高产额溅射（比单原子离子高出100倍以上）； ➢ 侧向溅射，利于表面平坦化； ➢ 表面清洁效率高。
9
刻蚀参数
6. 聚合物
• 聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳与刻蚀气体和刻蚀生成物 结合在一起而形成的；能否形成侧壁聚合物取决于所使用的刻蚀 气体类型。
• 聚合物的形成有时是为了在刻蚀图形的侧壁上形成抗腐蚀膜从而 防止横向刻蚀，这样能形成高的各向异性图形，增强刻蚀的方向 性，从而实现对图形关键尺寸的良好控制。
化学反应
元素化学反应
各向同性
各向异性
选择比 刻蚀速率
低/难提高 （1：1）
高
很高 （500：1）
慢
高（5：1 ～100：1）
适中
线宽控制
好
非常差
很好
16
干法刻蚀的过程
RIE: 物理刻蚀+化学刻蚀
④由于离子轰击的方向性，遭受离子轰击的底面比未遭受离子轰击的侧面的刻蚀要快得多，达到了很好的各向异性。
干法刻蚀原理
干法刻蚀原理干法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，广泛应用于集成电路制造、微纳米器件制备等领域。
干法刻蚀是指在无液体介质的条件下，利用化学气相反应或物理能量加工材料表面的过程。
本文将介绍干法刻蚀的原理及其在微纳加工中的应用。
干法刻蚀的原理主要包括物理干法刻蚀和化学干法刻蚀两种方式。
物理干法刻蚀是利用物理能量对材料进行加工，常见的有离子束刻蚀、反应离子刻蚀等。
而化学干法刻蚀则是通过化学气相反应来实现对材料的加工，包括等离子体刻蚀、化学气相沉积等。
在物理干法刻蚀中，离子束刻蚀是一种常见的方法。
离子束刻蚀是利用高能离子轰击材料表面，使其发生物理或化学变化，从而实现对材料的加工。
通过控制离子束的能量、角度和注入时间，可以实现对材料表面的精细加工。
在化学干法刻蚀中，等离子体刻蚀是一种常用的方法。
等离子体刻蚀是利用等离子体中的活性粒子对材料表面进行化学反应，从而实现对材料的加工。
通过控制等离子体中的成分和反应条件，可以实现对材料的高精度加工。
干法刻蚀在微纳加工中具有重要的应用价值。
首先，干法刻蚀可以实现对材料的高精度加工，可以制备出尺寸精密、表面光滑的微纳器件。
其次，干法刻蚀可以实现对材料的选择性加工，可以在不同材料之间实现清晰的界面。
最后，干法刻蚀可以实现对材料的大面积加工，可以满足大规模生产的需求。
总的来说，干法刻蚀是一种重要的微纳加工技术，具有高精度、选择性和大面积加工的优势。
在未来的微纳加工中，干法刻蚀将继续发挥重要作用，推动微纳器件的发展和应用。
干法刻蚀的注意事项
干法刻蚀的注意事项干法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，适用于制备微细结构、纳米器件等。
它通过在物体表面施加化学反应，溶解掉不需要的材料，从而形成所需的结构。
然而，干法刻蚀过程需要注意一些事项，以确保刻蚀效果的准确性和稳定性。
选择合适的刻蚀气体和气体流量非常重要。
刻蚀气体的选择应根据所需刻蚀材料的特性来确定。
常用的刻蚀气体有氧气、氮气、氟化氢等。
气体流量的设置应根据刻蚀速率和所需刻蚀深度来确定，过大的气体流量可能导致刻蚀不均匀，而过小的气体流量则会延长刻蚀时间。
控制刻蚀时间和温度也是很重要的。
刻蚀时间的长短直接影响着刻蚀深度，因此需要根据所需结构的厚度来确定刻蚀时间。
同时，刻蚀温度的选择也应根据所用刻蚀气体和材料特性来确定，过高的温度可能导致刻蚀速率过快，而过低的温度则会影响刻蚀效果。
选择合适的刻蚀设备和工艺参数也是必要的。
刻蚀设备的类型和性能会直接影响到刻蚀效果和稳定性。
在选择设备时，需要考虑到刻蚀深度的要求、刻蚀速率的控制等因素。
同时，要合理设置工艺参数，如功率、频率、电压等，以保证刻蚀过程的稳定性和可控性。
还需要注意刻蚀后的清洗和处理工作。
刻蚀过程中会产生大量的副产物和残留物，如果不及时清洗和处理，可能会对下一步工艺步骤产生影响。
因此，在刻蚀后需要进行适当的清洗和处理，以确保刻蚀表面的干净和平整。
安全操作也是刻蚀过程中需要注意的事项之一。
刻蚀过程中常常涉及到有毒气体和腐蚀性液体，因此必须严格按照操作规程进行操作。
需要戴好防护眼镜、手套等个人防护装备，确保自身安全。
干法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，但在进行刻蚀过程中需要注意一些事项，以确保刻蚀效果的准确性和稳定性。
选择合适的刻蚀气体和气体流量、控制刻蚀时间和温度、选择合适的刻蚀设备和工艺参数、注意刻蚀后的清洗和处理工作，以及安全操作，都是需要重视的。
只有做到这些，才能在干法刻蚀过程中取得理想的效果。
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干法刻蚀技术
干法刻蚀技术是一种常用于微纳加工领域的表面加工技术。
它通过利用化学反应或物理作用，将材料表面的一部分物质去除，从而实现对材料的精确加工和微纳结构的制备。
干法刻蚀技术具有高精度、高效率和可重复性等优点，因此在微电子、光学器件、生物医学和纳米材料等领域得到广泛应用。
干法刻蚀技术主要包括物理干法刻蚀和化学干法刻蚀两种方式。
物理干法刻蚀是利用物理能量对材料进行刻蚀，常见的方法有离子束刻蚀和反应离子刻蚀。
离子束刻蚀是利用高能离子束对材料表面进行轰击，使表面原子或分子脱离并被抛射出去，从而实现刻蚀效果。
反应离子刻蚀则是在离子束刻蚀的基础上引入反应气体，使离子与气体发生化学反应，增加刻蚀速率和选择性。
化学干法刻蚀是利用化学反应将材料表面的物质转化为气体或溶液，从而实现刻蚀效果。
常见的化学干法刻蚀方法有湿法刻蚀和等离子体刻蚀。
湿法刻蚀是将材料浸泡在特定的腐蚀液中，通过化学反应溶解材料表面的物质。
等离子体刻蚀则是利用等离子体中的高能粒子对材料表面进行刻蚀，其刻蚀速率和选择性可以通过调节等离子体参数进行控制。
干法刻蚀技术在微纳加工中具有广泛的应用。
在微电子领域，干法刻蚀技术被用于制备集成电路中的细微结构，如晶体管和电容器等。
在光学器件制造中，干法刻蚀技术可以用于制备光纤、光栅和微透镜等微结构。
在生物医学领域，干法刻蚀技术被应用于制备微流控芯片和生物传感器等微器件。
此外，干法刻蚀技术还可以用于制备纳米材料，如纳米线、纳米颗粒和纳米孔等。
干法刻蚀技术的发展离不开对材料表面和刻蚀过程的深入研究。
科学家们通过对材料表面的分析和刻蚀机理的探索，不断改进和优化干法刻蚀技术，提高其加工精度和效率。
同时，随着纳米科技的快速发展，对于更小尺寸和更高精度的微纳结构的需求也在不断增加，这对干法刻蚀技术提出了更高的要求。
干法刻蚀技术作为一种重要的微纳加工技术，在各个领域都发挥着重要作用。
通过不同的刻蚀方式和参数的调节，可以实现对材料的精确加工和微纳结构的制备。
随着科技的不断进步，干法刻蚀技术将继续发展，为微纳加工领域的研究和应用提供更多可能性。