ICP-RIE（电感耦合等离子体 -反应离子刻蚀），这是将ICP与反应性离子刻蚀（RIE）的技术相结合。ICP-RIE是一种先进的技术，旨在提供高蚀刻速率、高选择性和低损伤处理。由于等离子体可以保持在低压下，因此还提供了出色的轮廓控制。

ICP-RIE原理

首先，ICP-RIE系统引入特定的气体（比如SF6，CF4等），然后将射频电源（通常是 MHz）引入一个导体线圈。这个线圈通常位于等离子体反应室的顶部，和反应室内的气体分隔开来。 当射频电源通过导体线圈时，会在导体线圈周围产生振荡的电磁场。这个振荡的电磁场能量通过感应耦合的方式传递给反应室内的气体，导致气体分子中的电子被激发并从原子中解离出来，形成自由电子和正离子。这些自由电子在电磁场中继续获取能量，并且与更多的气体分子碰撞，导致更多的电子被解离，形成高密度的等离子体。

ICP-RIE的过程分为两个主要步骤： 1.物理蚀刻：等离子体中的离子在电场的作用下向基底加速，通过离子与基底材料的直接碰撞，将基底材料物理剥离。 2.化学蚀刻：等离子体中的活性自由基与基底材料发生化学反应，形成易挥发的化合物，这些化合物在抽气过程中被去除，从而实现材料的化学蚀刻。

(资料图片)

ICP-RIE的线圈(coil)

线圈的设计对于等离子体的生成和特性有重要影响。例如，线圈的形状（如螺旋形、环形或其它形状）、尺寸、材料以及与反应室的距离都可能影响电磁场的强度和分布，从而影响等离子体的密度、均匀性和离子能量分布。一些现代的ICP-RIE系统可能会采用多个线圈或者复杂的线圈结构来优化等离子体的性能。

ICP-RIE的偏压

ICP RIE 和 RIE 之间的主要区别在于连接到阴极的独立 ICP 射频电源会产生偏压并将离子吸引到晶圆上。因此，使用 ICP RIE 技术可以将施加到晶圆上的离子电流和离子能量去耦合，从而扩大工艺窗口。

ICP-RIE 系统通常在低压下运行并使用两个独立的射频源。RF 发生器向控制离子通量的 ICP 线圈供电，同时使用 MHz RF 发生器向下电极施加偏置功率，以从等离子体中提取离子和自由基并将其加速到基板表面。这种配置可以独立控制离子密度和离子能量，以实现更高的蚀刻速率、更大的工艺灵活性和轮廓控制，并减少样品的损坏。

ICP-RIE的应用

ICP-RIE 可用于快速蚀刻各种材料，包括半导体、电介质、金属和聚合物。可用的工艺范围从低损伤 ICP 蚀刻工艺到硬质材料的蚀刻。工艺化学气体因要蚀刻的薄膜类型而异。用于电介质蚀刻应用的那些通常是氟基的。金属蚀刻使用氯基化学物质。

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