微加工技术实验报告实验名称：反应离子刻蚀（RIE）二、实验目的：1.加深对RIE基本原理的理解，掌握RIE的基本实验步骤；2.培养自己的实验动手能力；三、实验原理：刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀采用化学腐蚀进行，是传统的刻蚀工艺。它具有各项同性的缺点，即在刻蚀过程不但有所需要的纵向刻蚀，还有不需要的横向刻蚀，因而精度差。干法刻蚀是因应大规模集成电路电路生产的需要而被开发出的精细加工技术，它具有各项异性的特点，在最大限度上保证了纵向刻蚀，还控制了横向刻蚀。反应离子刻蚀（RIE）是利用高频电场下气体辉光放电产生的离子轰击的物理效应和活性粒子的化学反应相结合来实现加工目的的一种技术。一般来说，它具有较高的刻蚀效率，良好的方向选择性，能刻蚀精细结构的图形。在进行反应离子刻蚀时，需注入适当的刻蚀气体，与基底材料化合成挥发性和准挥发性的化合物，一般的说，对三四族化合物半导体材料和铝等三族元素材料，反应气体多以氯气为主，对硅及其化合物，反应气体多以氟化物为主。刻蚀气体在高频电场作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”。在等离子体中，包含有正离子、负离子、游离基和自由电子。游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。另一方面，反应离子刻蚀腔体采用了阴极面积小，阳极面积大的不对称设计。在射频电源所产生的电场的作用下带负电的自由电子因质量小、运动速度快，很快到达阴极；而正离子则由于质量大，速度慢不能在相同的时间内到达阴极,从而使阴极附近形成了带负电的鞘层电压。同时反应腔的工作气压可以使正离子在阴极附近得到非常有效的加速，垂直轰击放置于阴极表面的硅片，这种离子轰击可大大加快表面的化学反应及反应生成物的脱附，从而导致很高的刻蚀速率。正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。四、实验步骤和内容：1.洗涤样品（去除表面的光刻胶），吹干；并且根据所需图形重新铺上光刻胶（手动涂光刻胶），烘干。2.工艺参数设置：负载容量（片）工作气体流量（sscm）气压（Pa）射频功率（W）刻蚀时间（min）CHF3O2N213646.610053.开机准备：（1）依次打开冷切水、压缩空气、氮气以及刻蚀气体阀门；（2）合上电源开关，开启电源开关“ON”按钮；（3）点击屏幕上的“SystemStartUp”，启动设备。4.送样：在“MainMenu”界面点击“AutoMode”，进入自动控制模式；点击“LoadSample”，等待机器自动完成送样前准备；待程序执行到待机界面并听到提示音后，双手同时按住两边的盖子开关（不需要长按），打开反应室；放入样品；双手同时按住两边的盖子开关（需要长按），直到反应室关闭并带有提示音。5.刻蚀：点击“AutoModeScreen[Process]”，返回到“AutoMode”界面；点击“Set”，设置刻蚀条件（刻蚀气体流量、刻蚀时间等）；返回“AutoMode”界面，点击“Recipe”，选择设计好的可是条件；在“Post-ProcessOperation”，选择“OpentoATM”；点击“Start”，开始刻蚀。6.取样：刻蚀完成后，程序自动返回待机界面，打开反应室，取出样品。7.关机：关闭反应室，返回“MainMenu”，点击“SystemShutdown”，启动关闭程序；待程序自动跳出开机界面，按电源开关“OFF”；关闭电源开关；依次关闭压缩空气、氮气、刻蚀气体以及冷切水阀门。8.洗涤样品，吹干；9.将样品放在显微镜下观察。五、实验结果和分析：1.没有涂光刻胶的地方被刻蚀。2.烘烤样品时，烘烤过度会减小光刻胶中感光成分的活性；烘烤不足使光刻胶中的溶剂不能完全被蒸发掉。3.射频功率过高，等离子体中的离子能量较高会对硅片边缘造成较大的轰击损伤，导致边缘区域的性能变差；射频功率太低，会使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻蚀过度而某些区域刻蚀不足。