等离子刻蚀机与干法刻蚀机的原理区别

　　等离子刻蚀机与干法刻蚀机的原理差异有哪些，今天我为大家解释一下：

　　一、 干法刻蚀机的原理(大类定义)

　　干法刻蚀是不使用液态化学试剂，而是依靠气态物质的物理作用、化学作用或二者结合，对晶圆表面的薄膜或材料进行选择性去除的刻蚀技术。其核心特征是以气体为刻蚀介质，通过气体电离、化学反应或离子轰击等过程实现刻蚀，主要分为三大类：

　　等离子体刻蚀(化学主导，即等离子刻蚀机的核心原理)

　　离子铣刻蚀(物理主导，依靠高能离子轰击)

　　反应离子刻蚀(RIE)(物理 + 化学结合，是等离子刻蚀的升级)

　　干法刻蚀的整体原理逻辑：

　　通入刻蚀气体(如 CF₄、O₂、Cl₂等)

　　利用射频、微波等能量源激发气体，形成等离子体 / 高能离子

　　等离子体 / 离子与晶圆表面材料发生反应或物理轰击，生成挥发性产物

　　挥发性产物被真空泵抽出，完成刻蚀

　　二、 等离子刻蚀机的原理(分支技术)

　　等离子刻蚀机是干法刻蚀机中以化学作用为主的专用设备，其原理是通过等离子体激活刻蚀气体，使其与被刻蚀材料发生选择性化学反应，具体步骤如下：

　　气体通入与等离子体激发

　　向真空腔体内通入特定刻蚀气体(如刻蚀 SiO₂用 CF₄，刻蚀光刻胶用 O₂)，通过射频电源(RF)或微波电源施加能量，使气体分子电离，形成由电子、离子、自由基组成的等离子体。

　　化学活性粒子的作用

　　等离子体中的自由基(如 F・、Cl・)具有极强的化学活性，会与晶圆表面的被刻蚀材料发生化学反应，生成挥发性化合物(如 SiO₂与 F・反应生成 SiF₄气体)。

　　产物去除

　　反应生成的挥发性化合物被腔体内的真空泵持续抽出，从而实现对材料的选择性刻蚀。

　　选择性保障

　　通过选择合适的刻蚀气体和工艺参数(如温度、压力、功率)，可以确保刻蚀气体只与目标材料反应，而不损伤光刻胶或底层衬底(如 Si)。

　　三、 核心差异对比(从属关系 + 技术特点)

　　对比维度 干法刻蚀机(大类) 等离子刻蚀机(分支)

　　概念范畴 包含等离子刻蚀、离子铣、RIE 等多种技术 干法刻蚀的一种具体实现方式

　　刻蚀机制 物理作用、化学作用、物理 + 化学作用均可 以化学作用为主，物理轰击作用极弱

　　能量来源 射频、微波、电子束等(根据子类不同) 主要为射频(RF)或微波

　　刻蚀特点 不同子类差异大：离子铣各向异性好，RIE 分辨率高 刻蚀速率快、选择性高、对晶圆损伤小

　　应用场景 覆盖半导体制造全流程(光刻胶去除、金属刻蚀、介质刻蚀等) 主要用于介质材料(SiO₂、Si₃N₄)、光刻胶的刻蚀

　　四、 补充说明：易混淆的 “反应离子刻蚀(RIE)”

　　反应离子刻蚀(RIE)是等离子刻蚀的改进型，属于干法刻蚀的范畴，其原理是化学作用 + 物理作用结合：

　　化学作用：等离子体自由基与材料反应

　　物理作用：电场加速离子轰击晶圆表面，增强刻蚀各向异性

　　RIE 兼具等离子刻蚀的高选择性和离子铣的高分辨率，是目前半导体刻蚀的主流技术，其设备本质上是升级后的等离子刻蚀机。

　　总结

　　二者不是 “不同技术” 的对比，而是 “大类与子类” 的从属关系 。

　　干法刻蚀机是一个技术集合，等离子刻蚀机是这个集合中化学主导型的核心设备。