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反應離子刻蝕

反應離子腐蝕技術是一種各向異性很強、選擇性高的干法腐蝕技術。它是在真空系統中利用分子氣體等離子來進行刻蝕的，利用了離子誘導化學反應來實現各向異性刻蝕，即是利用離子能量來使被刻蝕層的表面形成容易刻蝕的損傷層和促進化學反應，同時離子還可清除表面生成物以露出清潔的刻蝕表面的作用。但是該刻蝕技術不能獲得較高的選擇比，對表面的損傷大，有污染，難以形成更精細的圖形。

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反應離子刻蝕的工作原理

通常情況下，反應離子刻蝕機的整個真空壁接地, 作為陽極, 陰極是功率電極, 陰極側面的接地屏蔽罩可防止功率電極受到濺射。要腐蝕的基片放在功率電極上。腐蝕氣體按照一定的工作壓力和搭配比例充滿整個反應室。對反應腔中的腐蝕氣體, 加上大于氣體擊穿臨界值的高頻電場, 在強電場作用下, 被高頻電場加速的雜散電子與氣體分子或原子進行隨機碰撞, 當電子能量大到一定程度時, 隨機碰撞變為非彈性碰撞, 產生二次電子發射, 它們又進一步與氣體分子碰撞, 不斷激發或電離氣體分子。這種激烈碰撞引起電離和復合。當電子的產生和消失過程達到平衡時, 放電能繼續不斷地維持下去。由非彈性碰撞產生的離子、電子及及游離基(游離態的原子、分子或原子團) 也稱為等離子體, 具有很強的化學活性, 可與被刻蝕樣品表面的原子起化學反應, 形成揮發性物質, 達到腐蝕樣品表層的目的。同時, 由于陰極附近的電場方向垂直于陰極表面, 高能離子在一定的工作壓力下, 垂直地射向樣品表面, 進行物理轟擊, 使得反應離子刻蝕具有很好的各向異性 。

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反應離子刻蝕的原理

在反應離子刻蝕中，氣體放電產生的等離子體中有大量化學活性的氣體離子，這些離子與材料表面相互作用導致表面原子產生化學反應，生成可揮發產物。這些揮發產物隨真空抽氣系統被排走。隨著材料表層的“反應-剝離-排放”的周期循環，材料被逐層刻蝕到特定深度。除了表面化學反應外，帶能量的離子轟擊材料表面也會使表面原子濺射，產生一定的刻蝕作用。所以，反應離子刻蝕包括物理和化學刻蝕兩者的結合。

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