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等離子技術

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等離子刻蝕

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等離子體刻蝕(plasma-etching)是通過等離子體中活性粒子與材料表面原子發生化學或物理反應,生成揮發性產物從而實現材料去除的過程。

等離子刻蝕示意圖

等離子刻蝕

等離子刻蝕按反應機理類型主要分為物理、化學性刻蝕以及反應離子刻蝕三種。其中物理性刻蝕又稱為濺射刻蝕。

物理刻蝕

物理刻蝕屬于純粹的物理過程,主要通過等離子體中的離子與物質表面分子發生的濺射反應(sputtering reaction)來實現。高速運動的離子撞擊物質表面分子,當碰撞傳導的能量超過原子的結合能足以使其逃逸物體表面時,就會發生物理濺射反應。與典型的濺射技術中的能量要求相比,等離子體中離子的能量相對較低,因此濺射反應發生率還是比較低的濺射產物非常少。

(如Ar+)對基片表面的撞擊,以離子能量損失為代價, 將基片表面的原子濺射出來,形成刻蝕效果。物理刻蝕速度較快,具有各向異性,但選擇性差, 刻蝕效果不理想。

化學反應刻蝕

化學反應刻蝕是一種或者多種反應氣體被激發成等離子態后,所形成的活性粒子或者活性基團與被刻蝕物體進行化學反應,形成易揮發的反應產物,從而達到刻蝕效果。化學刻蝕具有高度選擇性,但不具有方向性。

典型的等離子刻蝕反應為:

F*+Si→FSi4

反應離子性刻蝕(RIE)

包括反應離子的濺射;化學刻蝕過程中副產物的物理濺射;形成刻蝕表面。刻蝕過程中,物理刻蝕與化學刻蝕同時發生,刻蝕速率比單一的物理或化學刻蝕速率快,反應離子性刻蝕既有方向性又有選擇性。

等離子刻蝕

等離子體刻蝕往往是上述幾種反應的綜合,既包含物理刻蝕,也包括化學反應刻蝕,但氣相化學反應刻蝕起主要作用。等離子體刻蝕可以用來去除聚合物表面雜質,改變物體的表面微觀形貌,從而改善聚合物表面親水性、可印刷性、可粘合性以及上染性等等。


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