等離子干刻機(jī)（Plasma Dry Etcher）是利用等離子體對(duì)材料表面進(jìn)行刻蝕加工的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、光電子器件等領(lǐng)域。其核心優(yōu)勢(shì)在于刻蝕精度高、均勻性好，且無(wú)需濕法化學(xué)試劑，符合高端制造的潔凈要求。以下從原理、分類、工藝參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面詳細(xì)解析：

關(guān)鍵工藝參數(shù)與影響

1. 氣體種類

氟基氣體（CF?、SF?、CHF?）：用于刻蝕硅、二氧化硅、金屬氧化物，生成易揮發(fā)氟化物。

氯基氣體（Cl?、BCl?）：用于刻蝕金屬（Al、Cu）或化合物半導(dǎo)體（GaAs）。

氧氣（O?）：用于刻蝕有機(jī)物（如光刻膠）或表面活化。

2. 功率（RF/ICP 功率）

功率越高，等離子體密度越大，刻蝕速率提升，但過高功率可能導(dǎo)致表面損傷或刻蝕均勻性下降。

3. 氣壓

低氣壓：離子平均自由程長(zhǎng)，刻蝕方向性強(qiáng)（物理主導(dǎo)），適合精細(xì)結(jié)構(gòu)。

高氣壓：離子碰撞頻繁，化學(xué)刻蝕占比增加，適合高速率刻蝕。

4. 刻蝕時(shí)間

直接影響刻蝕深度，需結(jié)合速率與均勻性優(yōu)化，避免過刻蝕或刻蝕不足。

5. 溫度

控制晶圓溫度可調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率，降低表面損傷（如低溫刻蝕用于敏感材料）。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 半導(dǎo)體制造

晶圓刻蝕：刻蝕柵極氧化層、接觸孔、金屬互連層等，如在 FinFET 工藝中刻蝕鰭片結(jié)構(gòu)。

刻蝕精度：可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)（<10nm）線寬控制，滿足先進(jìn)制程（3nm 及以下）需求。

2. MEMS 制造

刻蝕硅基底形成微結(jié)構(gòu)（如加速度計(jì)、陀螺儀），利用 ICP 刻蝕實(shí)現(xiàn)高深寬比（>20:1）通孔。

3. 光電子器件

刻蝕光波導(dǎo)、光柵、VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）等光學(xué)結(jié)構(gòu)，要求刻蝕表面粗糙度 < 1nm。

4. 化合物半導(dǎo)體

刻蝕 GaN 基功率器件、InP 基射頻器件，利用氯基氣體實(shí)現(xiàn)高選擇比刻蝕（如 GaN/AlGaN 刻蝕選擇比 > 50:1）。

等離子干刻機(jī)的技術(shù)進(jìn)步直接推動(dòng)了半導(dǎo)體器件的尺寸縮小與性能提升，其工藝精度和穩(wěn)定性已成為先進(jìn)制造的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。在選型與工藝開發(fā)中，需緊密結(jié)合材料特性、結(jié)構(gòu)要求與量產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)刻蝕效率與良率的平衡。