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说说反应离子刻蚀机的原理和工作流程

更新时间:2025-10-26      点击次数:13
  作为微纳加工领域的核心设备,反应离子刻蚀机(RIE)的精准性源于其“化学作用与物理作用协同”原理——这一原理打破了传统刻蚀技术“精度不足”或“效率低下”的单一局限,通过双重机制的深度融合,实现对材料的高精度、高选择性刻蚀,成为集成电路、MEMS等制造领域的关键支撑。​
  从原理的核心环节来看,反应离子刻蚀机的工作流程可分为“等离子体生成-化学反应刻蚀-物理离子轰击-产物脱附”四步。第一步,设备将特定工艺气体通入密闭的真空反应腔体,通过射频电源向腔体施加电场;电场能量使气体分子电离,形成由活性自由基、电子、正离子构成的等离子体——这种“物质第四态”具有高化学活性,为后续刻蚀提供基础。​
  第二步是“化学反应刻蚀”。等离子体中的活性自由基会快速扩散至待刻蚀材料表面,与材料原子发生特异性化学反应:例如,氟自由基与硅反应生成易挥发的SiF₄气体,氯自由基与铝反应生成AlCl₃气体。这一步的关键在于“选择性”——通过选择适配的工艺气体,可确保活性自由基仅与目标材料反应,而不损伤表面的掩膜层,从而实现图形化刻蚀。​
 

反应离子刻蚀机

 

  第三步是“物理离子轰击”,这是反应离子刻蚀机区别于普通等离子体刻蚀机的核心。在射频电场作用下,等离子体中的正离子会被加速并垂直轰击材料表面:一方面,离子的冲击力能打破材料表面的化学键,辅助活性自由基与材料的反应,提升刻蚀速率;另一方面,垂直方向的轰击可严格控制刻蚀方向,避免传统湿法刻蚀中横向腐蚀的问题,实现各向异性刻蚀,满足微纳器件对精细图形的要求。​
  最后一步是“产物脱附”。化学反应生成的气态产物会在真空系统的抽气作用下,快速从反应腔体中排出,避免产物附着在材料表面导致刻蚀中断或精度下降。整个过程中,化学作用保证了刻蚀的选择性和效率,物理作用保证了刻蚀的精度和方向性,二者协同形成“1+1>2”的效果——例如在集成电路制造中,该原理可实现线宽5nm以下的图形刻蚀,刻蚀深度均匀性控制在±3%以内。​
  我们的反应离子刻蚀机系列通过对原理环节的精准把控,优化了射频电源的功率稳定性、腔体的真空度控制、气体流量的精准配比系统,确保每一步工艺都符合原理设计的状态,为客户提供稳定、高效的微纳刻蚀解决方案,助力器件制造的技术突破。​