隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，干法刻蝕已經(jīng)成為工藝步驟中不可或缺的重要步驟，由于干法刻蝕對于薄膜材料具有良好的各項(xiàng)異性和選擇比，使得干法刻蝕在納米級和微米級，尤其是小線寬的制程中的應(yīng)用及其廣泛。
一、基本要求
1.負(fù)載效應(yīng)（速率）
刻蝕中存在著負(fù)載效應(yīng)，即刻蝕速率會(huì)在特性的變量下，呈現(xiàn)與刻蝕圖形面積，刻蝕線寬等相應(yīng)的非線性關(guān)系。負(fù)載效應(yīng)分為微負(fù)載效應(yīng)和宏觀負(fù)載效應(yīng)。被刻蝕圖形面積越大，反應(yīng)氣體和反應(yīng)生成物的輸運(yùn)就越受限同時(shí)單位氣體內(nèi)氣體耗盡的幾率越大，刻蝕速率降低，被稱為宏觀負(fù)載效應(yīng)；刻蝕線寬不同，氣體的運(yùn)輸和等離子體密度變化，導(dǎo)致的刻蝕速率降低，被稱為微觀負(fù)載效應(yīng)。負(fù)載效應(yīng)的產(chǎn)生會(huì)直接影響圖形轉(zhuǎn)移的好壞，所以有經(jīng)驗(yàn)的工程師會(huì)針對不同的圖形面積，以及圖形線寬的大小，來輕度調(diào)節(jié)刻蝕程序，如流量比，功率比，壓力等變量，來規(guī)避負(fù)載效應(yīng)對于刻蝕的影響，做到最佳的圖形轉(zhuǎn)移效果。
2.均勻性
均勻性，即刻蝕wafer時(shí)候刻蝕的深度，形貌的一致性，我們主要討論片內(nèi)均勻性。在材料制備時(shí)，被刻蝕的薄膜首先存在著均勻性問題的可能，其次片源的整體的厚度均勻性，材料的整體的導(dǎo)熱性差異均會(huì)影響到最后的刻蝕均勻性結(jié)果。對刻蝕的均勻性的控制很大程度上依賴于流量的控制，適合的流量比以及有效的惰性氣體的摻入，都是改善均勻性的重要變量。
對于面積較大的wafer，我們一般也會(huì)采用過刻蝕的方法來改善均勻性，可以在被刻蝕材料下添加與被刻蝕材料有較高選擇比的層，，這樣既可以增加刻蝕的時(shí)間，保證刻透，下層材料也不會(huì)出現(xiàn)因過刻蝕而導(dǎo)致的異常。
3.表面形貌
一般來說，刻蝕后的形貌都希望他們是側(cè)壁光滑而陡直的。對于具有反射鏡結(jié)果的器件來說，可能需要是傾斜的?？偟膩碚f對于形貌的要求取決于器件的所要實(shí)現(xiàn)的功能。
4. 表面潔凈度
表面潔凈度涉及的因素有微環(huán)境的潔凈度，chamber內(nèi)真空度，光刻膠顯影后圖形處干凈程度以及刻蝕過程中聚合物的再沉積。具體的變量的影響很復(fù)雜，值得我們后面開專題來講，總之刻蝕中防止particle沾污是非常重要的，關(guān)注chamber內(nèi)真空度的變化也是監(jiān)控particle引入的重要表征手段，一般來說低壓下。particle沾污異常也是微納加工最為常見的一種異常。
二、等離子刻蝕的基本過程
等離子體刻蝕有四種基本的過程，他們分別是Sputtering、Chemical、Ion enhanced?energetic、Ion?enhanced?inhibitor。
1.Sputtering
濺射工藝是以一定能量的粒子（離子或中性原子、分子）轟擊固體表面，使固體近表面的原子或分子獲得足夠大的能量而最終逸出固體表面的工藝。等離子體所提供的離子能量約為幾百eV，一般來說會(huì)高于濺射產(chǎn)生的閾值（幾十eV）。在等離子提供的能量范圍內(nèi)，濺射率隨著離子本身能量的增大而急劇增加。不同材料的濺射速率在離子能量一定的情況下相差不大，因此濺射是純物理的過程，這個(gè)過程選擇性差，速率低。但是物理濺射刻蝕，離子轟擊具有很強(qiáng)的方向性，使得被刻蝕材料具有很好的各向異性。
2.Chemical
在純化學(xué)刻蝕中，等離子體提供中性的活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)與薄膜表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的氣相產(chǎn)物。如刻蝕Si材料常用F基氣體，因?yàn)闀?huì)生成易揮發(fā)的SiF4.化學(xué)刻蝕是各項(xiàng)同性的，活性基團(tuán)會(huì)以近似角分布到達(dá)被刻蝕材料表面，反應(yīng)過程中反應(yīng)產(chǎn)物必須是可揮發(fā)的。一般來說化學(xué)刻蝕可以獲得高的速率以及選擇比。
3.Ion enhanced?energetic
離子增強(qiáng)刻蝕是物理濺射和化學(xué)刻蝕互相結(jié)合的工藝方式。物理濺射中物理轟擊的作用可以大大增強(qiáng)薄膜表面的化學(xué)反應(yīng)的活性，刻蝕的效果相較單一的物理和化學(xué)刻蝕，效果顯著。等離子體既提供了粒子通量又賦予離子能量。
4.Ion?enhanced?inhibitor
這種刻蝕方式主要應(yīng)用于深刻蝕，如Bosch工藝，深硅刻蝕運(yùn)用分子量較大的鈍化氣體C4F8與SF6搭配，刻蝕和鈍化交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)側(cè)壁垂直的深刻蝕工藝。
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