干法刻蚀是一种 利用化学气相刻蚀剂在真空或气氛下对材料表面进行选择性刻蚀的微纳加工技术。它通过物理吸附和化学反应的方式,将材料表面进行精确刻蚀,实现微小结构的制备。与湿法刻蚀相比,干法刻蚀具有更高的精度和方向性,且不会造成污染。
干法刻蚀的基本原理包括:
物理吸附:
刻蚀剂通过物理吸附到材料表面,在一定温度下引发气相化学反应,形成气态产物对材料表面进行刻蚀。
化学气相刻蚀:
利用化学气相刻蚀剂在真空或气氛下产生等离子体,通过经光刻而开出的掩蔽层窗口,与暴露于等离子体中的材料表面进行物理和化学反应,刻蚀掉暴露的表面材料。
反应离子蚀刻:
综合物理和化学蚀刻的过程,利用电场对等离子体进行引导和加速,使其具备一定能量,轰击被刻蚀物的表面,将材料的原子击出,实现刻蚀目的。
干法刻蚀的主要特点包括:
高方向性:物理蚀刻(如溅射刻蚀)可以实现各向异性刻蚀,保证精确地在被刻蚀的薄膜上复制出与抗蚀剂上完全一致的几何图形。
高选择性和精度:化学性刻蚀利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应,从而实现刻蚀目的,同时具有良好的刻蚀选择性。
良好的刻蚀剖面可控性:干法刻蚀能够形成各种沟槽和深孔等构造,保证细微图形转移的保真性。
适用性广:干法刻蚀广泛应用于半导体、光电子器件、传感器等领域,特别是在亚微米尺寸下的刻蚀工艺中起到关键作用。
尽管干法刻蚀具有许多优点,但它也存在一些局限性,如成本高、产能低、材料选择性不如湿法以及等离子体可能对芯片造成电磁辐射损坏等。
总的来说,干法刻蚀是一种在微纳加工领域广泛应用的技术,通过精确控制物理和化学过程,可以实现高选择性和高精度的材料去除,适用于制备各种微小结构。