感应耦合式电浆蚀刻原理

1.蚀刻的定义：

蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术

2. 什么是电浆：具有等量的正電荷和負電荷的離子氣體

電漿就是有著帶電與中性粒子之準中性的氣體，基本上电浆式由部分解离的气体及等量的带正，负电荷的粒子所组成，其中所含的气体具有高度活性，它式利用外加的电场驱动而形成，并且会产生辉光放电现象。（蚀刻用的电浆中，气体的解离程度很低，属于低密度电浆）

3. 电浆的形成：

电浆是介由直流（DC）偏压或交流射频（RF）偏压下的电场形成，如下图所示

在电浆中的电子来源通常由二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另为离子撞击电极所产生的二次电子，在直流(DC)电场下产生的电浆其电子主要以二次电子为主，而交流射频（RF）电场下产生的电浆其电子源其以分子或原子解离后所产生的电子为主。

4.为什么A3采用交流射频（RF）电场产生电浆粒子：

在电浆蚀刻中以直流方式产生辉光放电现象，会由一下确定1。，需要消耗较高的功率，这样产生的粒子密度低。不利于快速生产。2.需要以粒子撞击电极产生二次电子，如此将造成电极材料的耗损;3.所需电极材料必须为导体，如此一来将不适用于晶圆制程中。

在射频放电（RF Discharge）状态下，由于高频操作，使得大部分的电子早半个周期内没有足够的时间移动到正电极，因此这些电子将会在电极间震荡，并与气体分子产生碰撞。而射频放电所需的震荡频率下限将视电极间的间距，压力，射频电场振幅的大小及气体分子的解离能为而决定。一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56HZ

相较与直流放电，射频放电具有一下优点：1.放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部分时，这点对半导体材料制程显得十分重要了。;2.由于电子来回的震荡，因此粒子化的几率大为提高，蚀刻速率因此而提升；3.可在较低的电极电压下操作，以减少电浆对元器件所导致的损坏；4.对于介电质材料同样可以运作。

5.A3机台电浆蚀刻的基本物理及化学现象

在电浆蚀刻中，随着制程参数及电浆状态的改变，可以区分为两种极端的性质蚀刻方式，即纯物理性蚀刻与纯化学反应蚀刻。纯物理蚀刻可视为物理溅镀（Sputter）方式它式利用辉光放电，将气体如Ar,解离程带正电的粒子，再利用偏压将电子加速，溅击在被蚀刻物的表面，而将被蚀刻物质原子击出。此过程乃完全利用物理上的能量转移，故称之为物理性蚀刻。其特色为粒子撞击拥有很好的方向性，可变为接近垂直的蚀刻轮廓。但缺点式由于粒子式以撞击的方式蚀刻的目的，因此光阻与待蚀刻材料两者将同时遭受蚀刻，造成对遮罩物质的蚀刻选择比较差，同时蚀刻终点必须精确掌控，因为以粒子撞击方式蚀刻对底层物质的选择比较低，且被击出的物质往往是非挥发性物质，而这些物质容易再度沉积至被蚀刻物薄膜的表面或侧壁。加上蚀刻效率偏低，因此，以纯物理性蚀刻方式在集成电路制造过程中很少被用到。

化学反应蚀刻，是利用电浆产生化学活性极强的原（分）子团，此原（分）子团扩散至待蚀刻物质的表面，并与待蚀刻物质反应产生挥发性反应生成物，并被真空设备抽

离反应腔室。因此种反应完全利用化学来达成，故称之为化学反应，此种蚀刻方式相近于湿法蚀刻，只是反应物及产物的状态由液态改变为气态，并利用电浆来促进蚀刻的速率。