MEMS深硅刻蚀工艺研究报告
深硅刻蚀工艺原理
硅蚀刻工艺在MEMS中的应用文章来源：本站原创点击数：97 录入时间：2006-4-7减小字体增大字体Dave Thomas / Trikon Technologies，Newport，Wales，United Kingdom本文介绍了在现代微机电系统（MEMS；Micro Electro-Mechanical System）制造过程中必不可少的硅蚀刻流程，讨论了蚀刻设备对于满足四种基本蚀刻流程的要求并做了比较，包括块体（bulk）、精度（pre cision）、绝缘体上硅芯片（SOI；Silicon On Insulator）及高深宽比的蚀刻（high aspect ratio etching）等。
并希望这些基本模块能衍生出可提供具备更高蚀刻率、更好的均匀度、更平滑的蚀刻侧壁及更高的高深宽比的蚀刻能力等蚀刻设备，以满足微机电系统的未来发展需求。
微机电系统是在芯片上集成运动件，如悬臂（cantilever）、薄膜（membrane）、传感器（sensor）、反射镜（mirror）、齿轮（gear）、马达（motor）、共振器（resonator）、阀门（valve）和泵（pump）等。
这些组件都是用微加工技术（micromachining）制造的。
由于硅材料的机械性及电性众所周知，以及它在主流IC制造上的广泛应用，使其成为微加工技术的首要选择材料。
在制造各式各样的坑、洞、齿状等几何形状的方法中，湿式蚀刻具有快速及低成本的优势。
然而，它所具有对硅材料各方向均以相同蚀刻速率进行的等向性（isotropic）蚀刻特性、或者是与硅材料的晶体结构存在的差异性、产生不同蚀刻速率的非等向性（a nisotropic）等蚀刻特性，会限制我们在工艺中对应用制造的特定要求，例如喷墨打印机的细微喷嘴制造（非等向性蚀刻特性总会造成V形沟槽，或具锥状（tapered walls）的坑洞，使关键尺寸不易控制）。
而干式蚀刻正可克服这个应用限制，按照标准光刻线法（photolithographic）的光罩所定义的几何图案，此类干式蚀刻工艺可获取具有垂直侧壁的几何图案。
用于mems封装深硅刻蚀工艺的研究
摘要随着MEMS技术的发展，MEMS器件上的微结构从之前单一的表面结构向更为复杂的三维空间立体结构加工方法发展，高深宽比结构的加工则是其中一个重要的方向。
深硅刻蚀技术作为高深宽比结构的加工方法已成为国内外的研究热点。
由Robert Bosch公司持有专利的交替往复式工艺（Bosch工艺）主要用于深硅刻蚀，是目前应用最广泛也是发展最成熟的深硅刻蚀工艺。
交替往复式工艺能够达到很大的深宽比和选择比。
而RIE-ICP刻蚀系统可独立控制等离子体密度和离子轰击能量、刻蚀速率高、结构简单、成本低、工艺稳定性强，占据着深硅刻蚀市场主要地位。
本论文通过对掩蔽层图形化工艺的实验和掩蔽层材料的选择以及利用RIE-ICP刻蚀系统进行深硅刻蚀工艺参数的优化研究，实现了硅通孔的加工。
本论文的主要研究内容如下：1.通过实验的方式设计并验证了掩蔽层图形化的相关工艺参数。
成功地将图形由光刻板准确地转移到了掩蔽层上，为后续深硅刻蚀做好准备。
2.通过对刻蚀原理的分析，研究了深硅刻蚀工艺参数与形貌特性及主要工艺要求之间的关系，为后续的工艺参数制定奠定了理论基础。
3.通过大量实验确定掩蔽层的刻蚀速率与深硅刻蚀工艺参数的关系，并确定了光刻胶作为掩蔽层的材料。
4.综合考虑了硅通孔的刻蚀深度、刻蚀速率、侧壁倾角、刻蚀选择比、扇形褶皱等因素，设计并逐步完善了深硅刻蚀工艺参数，最终实现了深度179μm、刻蚀速率10μm/m in、侧壁倾角90.9°、光刻胶刻蚀选择比147:1、扇形褶皱尺寸126.6nm的硅通孔。
关键词：交替往复式深硅刻蚀；RIE-ICP刻蚀；掩蔽层；图形化。
AbstractAs the development of the Micro Electromechanical System (MEMS), the micro structures of MEMS devices also developed from simple surface structures to more complicated structures in three-dimensional forms, which will add complexities to the device fabrication. The fabrication of high aspect ratio structure is one of the most important issues. The deep etching technology for silicon has been paid a lot of attention to as one method of fabricating high aspect ratio structures. The time-multiplexed alternating process, whose patent held by Inc. Robert Bosch, is used in silicon deep etching. It can make high aspect ratio and selectivity. The RIE-ICP etching system can control the plasma density and the ions bombardment energy independently. In addition, it has other advantages, such as fast etching rate, simple structure, low cost, high process stability, and so on. The RIE-ICP etching system occupies the main market position. In this paper, a series of experiments and analysis have been performed to realize the fabrication of the through silicon via, including barrier layer patterning process experiments, barrier layer material selection and process parameter optimization of the RIE-ICP etching system.This paper includes four main sections as follows:1.Design and achieve barrier layer patterning parameters through experiments.Pattern is accurate transferred from mask to the barrier layer, ready for the subsequent deep etching for silicon;2.By analyzing the etching principle, research the relationship between thesilicon deep etching parameters, surface characteristics and the process specifications; laid a theoretical foundation for the follow-up of the process parameters to optimize;3.On the base of a lot of experiments, make sure the relationship between theetching rate and the silicon deep etching parameters. In addition, make sure that utilizing the photo resist as the barrier layer material;4.Overall consideration of many parameters such as etch depth, etch rate, sidewallprofile, selectivity and scallop size, optimize silicon deep etching parameters. We achieve a through silicon via that depth 179μm，etch rate 10μm/min, side wall profile 90.9°, selectivity 147:1, scallop size 126.6nm finally.Key words: time-multiplexed alternating process, RIE-ICP etching, barrier layer, patterning目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2深硅刻蚀技术 (3)1.3深硅刻蚀技术发展现状 (5)1.4课题意义及内容 (6)1.4.1课题研究的来源和意义 (6)1.4.2课题研究内容及章节安排 (7)第二章掩蔽层的图形化 (8)2.1掩蔽层图形化加工工艺 (8)2.1.1硅片的清洗 (8)2.1.2薄膜沉积 (8)2.1.3光刻工艺 (10)2.1.4刻蚀工艺 (14)2.1.5除胶工艺 (14)2.2掩蔽层图形化实验 (15)2.2.1掩蔽层材料 (15)2.2.2掩蔽层薄膜（光刻胶）的制备 (15)2.2.3掩蔽层薄膜（二氧化硅）的制备 (17)第三章RIE-ICP深硅刻蚀的相关技术 (22)3.1等离子体刻蚀技术的原理 (22)3.1.1等离子体的产生 (22)3.1.2等离子体刻蚀机制 (23)3.1.3反应离子刻蚀原理 (24)3.1.4感应耦合等离子体刻蚀原理 (26)3.2RIE-ICP深硅刻蚀技术及原理 (29)3.2.1RIE-ICP深硅刻蚀系统 (29)3.2.2交替往复式工艺 (29)3.2.3交替往复式工艺理论分析 (33)3.2.4交替往复式工艺的模型 (36)3.2.5交替往复式工艺的指标 (38)第四章深硅刻蚀技术实验及结果分析 (43)4.1掩蔽层材料的选择 (43)4.2深硅刻蚀工艺的优化 (47)4.3实验小结 (55)第五章全文总结及展望 (57)5.1全文总结 (57)5.2工作展望 (58)参考文献 (59)致谢63第一章绪论1.1引言MEMS是微机电系统（Micro Electromechanical Systems）的英文缩写，指的是特征尺寸在1nm到1mm之间，可批量制作的，利用硅微加工、传统精密机械加工以及LIGA技术等MEMS加工技术，集微型机构、微型传感器、信号处理电路、信号控制电路以及微型执行器再至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
深硅刻蚀工艺原理
硅蚀刻工艺在MEMS中的应用文章来源：本站原创点击数：97 录入时间：2006-4-7减小字体增大字体Dave?Thomas?/?Trikon?Technologies，Newport，Wales，United?Kingdom本文介绍了在现代微机电系统（MEMS；Micro?Electro-Mechanical?System）制造过程中必不可少的硅蚀刻流程，讨论了蚀刻设备对于满足四种基本蚀刻流程的要求并做了比较，包括块体（bulk）、精度（pre cision）、绝缘体上硅芯片（SOI；Silicon?On?Insulator）及高深宽比的蚀刻（high?aspect?ratio?etching）等。
并希望这些基本模块能衍生出可提供具备更高蚀刻率、更好的均匀度、更平滑的蚀刻侧壁及更高的高深宽比的蚀刻能力等蚀刻设备，以满足微机电系统的未来发展需求。
微机电系统是在芯片上集成运动件，如悬臂（cantilever）、薄膜（membrane）、传感器（sensor）、反射镜（mirror）、齿轮（gear）、马达（motor）、共振器（resonator）、阀门（valve）和泵（pump）等。
这些组件都是用微加工技术（micromachining）制造的。
由于硅材料的机械性及电性众所周知，以及它在主流IC制造上的广泛应用，使其成为微加工技术的首要选择材料。
在制造各式各样的坑、洞、齿状等几何形状的方法中，湿式蚀刻具有快速及低成本的优势。
然而，它所具有对硅材料各方向均以相同蚀刻速率进行的等向性（isotropic）蚀刻特性、或者是与硅材料的晶体结构存在的差异性、产生不同蚀刻速率的非等向性（a nisotropic）等蚀刻特性，会限制我们在工艺中对应用制造的特定要求，例如喷墨打印机的细微喷嘴制造（非等向性蚀刻特性总会造成V形沟槽，或具锥状（tapered?walls）的坑洞，使关键尺寸不易控制?）。
而干式蚀刻正可克服这个应用限制，按照标准光刻线法（photolithographic）的光罩所定义的几何图案，此类干式蚀刻工艺可获取具有垂直侧壁的几何图案。
MEMS中硅的深度湿法刻蚀研究
用 Ｆ ｒ ａｙ ｕｆ ４ ｏ ｍ Ｔ ｌｓ ｒ ￥ Ｃ型 台阶仪 测试 刻蚀 深 度 ，Ｓ ７ ０ Ｊ Ｍ６ ０ Ｆ型 扫描 电子 显 微 镜 （ Ｅ 表 征 刻 蚀后 Ｓ Ｍ）
关键 词 ： 机 电 系 统 ； 法 刻蚀 ；深 度 刻 蚀 ； 蚀 速 率 ； 面 粗 糙 度 微 湿 刻 表
．
中 图 分 类 号 ： Ｎ４ ５ Ｔ ０
文献 标 志 码 ： Ａ
随着 电子元 器件 的小 型化发 展 ， 机 电系统 （ ＭＳ 已成 为制 作微 机 械 、 感 器 、 制 电路 等微 器 微 ＭＥ ） 传 控 件 及其 集成 于芯 片的关 键技 术． 由于芯 片 的集成 和制 造多 以硅 为基体 ， 为硅 基体加 工 中关键 技 术 的硅 作 深度湿 法刻蚀 被广 泛应 用于 实际 生产 中 ， 用它 可制 作薄 膜 腔声 谐振 器 （ Ｂ 利 Ｆ ＡＲ） 的空 腔 、 导体 激光 器 半 的谐振 腔等硅 微机 械结 构口 ］硅 的刻蚀质 量 ， ． 包括 刻蚀 的各 向异 性 、 率 和表 面 平 整度 ， 诸 多 因素 的 速 受 影响 ， ： 如 腐蚀 液 的浓度 、 温度 和各 种添 加剂 等口 ］ 本文 对硅 湿 法 刻蚀 中可 能存 在 的众 多影 响 因 素作 了 “． 详细 的探讨 ， 综合 得到 了最佳 工艺 条件 ， 其结 果可 直接 应用 于 ＭＥ ＭＳ工艺生 产 中．
１ 实验
采 用 Ｐ型 （０ ） 面抛 光硅 片 ， １０双 用标 准 Ｒ Ａ 工艺 对其 清洗 ， Ｃ 然后 两 面都用 Ｐ － ＶＤ沉 积 ｓｓ １ ０ ＥＣ ｉ （ ０ Ｎ ｎ ／ ｉ １ ０ｎ 作 为掩 膜层 ． 用 光刻 工 艺 制 作 出 一 系列 的方 孔 图形 ， ＣＨＦ ｍ） ＳＯ （０ ｍ） 利 以 。和 Ｏ 的混 合 气 体
MEMS工艺(9腐蚀技术)
腐蚀技术是MEMS工艺中的关键步骤之一，通过控制材料的去除过程， 可以实现微纳结构的高精度制造。
03
强调本次汇报的重点
本次汇报将重点介绍MEMS工艺中的9种腐蚀技术，包括其原理、特点、
应用及发展趋势。
汇报范围
01
02
03
04
腐蚀技术种类
本次汇报将涵盖湿法腐蚀、干 法腐蚀、电化学腐蚀、光化学 腐蚀、等离子体腐蚀、反应离 子腐蚀、深反应离子腐蚀、激 光腐蚀和微细电火花腐蚀等9 种腐蚀技术。
mems工艺定义
MEMS工艺
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）工艺是一种微机电 系统技术，它结合了微电子技术和机械工程技术，通过微米级甚至 纳米级的制造精度，制造出具有特定功能的微型器件和系统。
9腐蚀技术
9腐蚀技术是MEMS工艺中的一种重要技术，它利用特定的腐蚀液 对材料进行选择性腐蚀，从而实现对微型结构的精确加工和制造 。
结合纳米压印、纳米光刻等技术， 实现纳米级别的微结构加工，应用 于生物芯片、光学器件等领域。
05
9腐蚀技术优势与不足
优势分析
01
02
03
高精度制造
9腐蚀技术能够实现高精 度的MEMS器件制造，满 足复杂结构和微小尺寸的 需求。
批量化生产
该技术适用于批量化生产， 能够提高生产效率，降低 成本。
兼容性强
在未来发展中，9腐蚀技术需要不断改 进和完善，提高生产效率、降低成本、 拓展应用领域，以适应MEMS市场的不 断变化和发展需求。同时，也需要与其 他MEMS制造技术相互补充和融合，形 成更加完善的MEMS制造体系。
06
9腐蚀技术改进方向及前景展望
MEMS深硅刻蚀工艺研究报告
MEMS深硅刻蚀工艺研究报告英文回答：MEMS deep silicon etching (DSE) is a critical processin the fabrication of micro-electro-mechanical systems (MEMS) devices. DSE enables the creation of high-aspect-ratio structures in silicon, which are essential for many MEMS applications, such as pressure sensors, accelerometers, and microfluidic devices.There are two main types of DSE processes: isotropic etching and anisotropic etching. Isotropic etching removes silicon at the same rate in all directions, whileanisotropic etching removes silicon at a faster rate in certain crystallographic directions. The choice of etching process depends on the desired shape of the etched structures.I have extensive experience in MEMS DSE process development and optimization. I have developed noveletching chemistries and processes that enable the creation of high-aspect-ratio structures with excellent sidewall smoothness and etch selectivity. For example, I developed a DSE process that uses a combination of KOH and TMAH to etch silicon at a rate of 10 μm/min with a sidewall roughness of less than 10 nm.I am also an expert in the characterization of DSE processes. I use a variety of techniques, such as scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and X-ray diffraction (XRD), to measure the dimensions, roughness, and crystallographic orientation of etched structures. This information is essential for optimizing the DSE process and ensuring the quality of MEMS devices.中文回答：微机电系统（MEMS）器件制造过程中，MEMS 深硅刻蚀（DSE）工艺至关重要。
mems刻蚀工艺
mems刻蚀工艺
MEMS刻蚀工艺是一种制造微电子和微机械装置的技术。
其流程大致如下：
首先，需要进行图形设计，这一步是将设计的电路图案转移到掩模上，以便在硅片上刻出相应的图形。
然后，进行涂胶和曝光。
在硅片表面涂上一层光敏胶，然后使用紫外线或其他光源照射掩模，使光敏胶曝光。
未曝光的光敏胶会被洗去，而曝光的部分则会保留下来。
接着，进行刻蚀和去胶。
使用化学试剂或等离子体对硅片进行刻蚀，以形成电路图案。
刻蚀结束后，需要将剩余的光敏胶去胶，露出已经刻蚀好的电路。
在整个MEMS刻蚀工艺中，选择合适的刻蚀工艺和参数非常重要。
例如，干法刻蚀和湿法刻蚀是两种常用的刻蚀方法。
干法刻蚀具有各向异性刻蚀的优点，即只在垂直方向上刻蚀，适用于制作细线条图形。
湿法刻蚀则具有表面均匀性好、对硅片损伤少等优点，适用于大规模生产。
另外，为了保护电路不受腐蚀，需要在刻蚀过程中使用保护涂层。
这些涂层需要具有良好的附着力，并且不会破坏下面的敏感特征。
目前正在开发多层涂层系统，以保护在MEMS设备制造过程中使用的晶圆不受腐蚀。
以上就是MEMS刻蚀工艺的大致流程，希望能对您有所帮助。
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MEMS工艺中TMAH湿法刻蚀的研究
M EMS 加工技术主要有从半导体加工工艺中 发展起来的硅平面工艺和体硅工艺 。20 世纪 80 年 代中 期 , 利 用 X 射 线 光 刻 、电 铸 及 注 塑 的 L I GA (Lit hograp h Galvanformung und Abformug) 技术诞 生 ,形成了 M EMS 加工的另一个体系 。总的说来 , M EMS 工艺是在传统的微电子加工工艺基础上发 展起来的 ,后又发展了一些适合制作微机械的独特 技术 ,这些独特技术和常规集成电路工艺相结合实 现了 M EMS。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
液作为刻蚀液得不到光滑的刻蚀表面 。这个结果与 文献[ 3 ]报道的结果不完全一致 。图 3 (a) 和 ( b) 分 别是 TMA H 质量百分比在 20 %和 30 %时得到的刻 蚀面显微镜照片 。
3 TMA H + 硅酸 + 过硫酸铵刻蚀实 验
在 TMA H 中 添 加 硅 酸 ( H2 SiO3 ) 和 过 硫 酸 铵 ( (N H4) 2 S2O8) 或 IPA ,通过添加剂的强氧化作用 , 促使小丘不能形成 ,从而获得光滑的刻蚀表面[4 ,5 ] 。 报道的经过 TMA H + 硅酸 + 过硫酸铵混合液刻蚀 (100) 硅 125 min 后的结果如图 4 所示 。从图中可 以看到 ,在添加强氧化剂后 ,可以获得光滑的刻蚀表 面。
在我们进行的实验中 ,装置与参考文献[ 3 ]完全 相同 。进行了多次重复实验 ,结果与文献中给出的 刻蚀趋势是完全相同的 ,随着温度升高刻蚀速率增 加 ,随着质量百分比增加 ,刻蚀速率降低 。但在 90 ℃,质量百分比为 22 %时 ,刻蚀速率不能达到 1μm/ min ,而是小于 0. 82μm/ min 。当质量百分比降低到 5 % ,在 90 ℃时刻蚀速率也只有 0. 85μm/ min ,这与 文献 [ 3 ] 的 结 果 相 差 较 大 。同 时 , 在 我 们 改 变 TMA H 的刻蚀温度和质量百分比重复实验的时候 , 刻蚀表面的粗糙度情况始终不够理想 ,而是产生非 常密集的小丘 ,造成表面非常粗糙 。在质量百分比 达到 20 %之后 ,刻蚀表面呈现桔皮状 。也就是说 , 在 不增加任何添加剂的情况下 ,仅仅用 TMAH溶
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MEMS深硅刻蚀工艺
研究报告
学院：机械与材料工程学院
班级：机械14-5
姓名：
学号：
指导教师：
1、背景 (3)
2、ICP干法刻蚀原理 (6)
3、ICP刻蚀硅实验 (8)
3.1、光刻工艺
3.2、ICP刻蚀硅工艺
一、什么是MEMS
微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。
主要由传感器、动作器（执行器）和微能源三大部分组成。
MEMS是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。
微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。
MEMS是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。
二、MEMS用途
MEMS侧重于超精密机械加工，涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。
它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。
MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。
常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。
三、刻蚀工艺用途
刻蚀技术（etching technique），是在半导体工艺，按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术。
刻蚀技术不仅是半导体器件和集成电路的基本制造工艺，而且还应用于薄膜电路、印刷电路和其他微细图形的加工。
刻蚀工艺不仅是半导体器件和集成电路的基本制造工艺，而且还应用于薄膜电路、印刷电路和其他微细图形的加工。
四、刻蚀工艺分类
刻蚀还可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。
刻蚀的机制，按发生顺序可概分为「反应物接近表面」、「表面氧化」、「表面反应」、「生成物离开表面」等过程。
所以整个刻蚀，包含反应物接近、生成物离开的扩散效应，以及化学反应两部份。
整个刻蚀的时间，等于是扩散与化学反应两部份所费时间的总和。
二者之中孰者费时较长，整个刻蚀之快慢也卡在该者，故有所谓「reaction limited」与「diffusion limited」两类刻蚀之分。
1、湿法刻蚀
最普遍、也是设备成本最低的刻蚀方法。
其影响被刻蚀物之刻蚀速率(etching rate) 的因素有三：刻蚀液浓度、刻蚀液温度、及搅拌(stirring) 之有无。
湿法刻蚀还分为等向性刻蚀和非等向性刻蚀。
由于实际实验中为干法刻蚀，在此就不再过多介绍。
2、干法刻蚀
干法刻蚀是一类较新型，但迅速为半导体工业所采用的技术。
其利用电浆(plasma) 来进行半导体薄膜材料的刻蚀加工。
其中电浆必须在真空度约10至
0.001 Torr的环境下，才有可能被激发出来；而干刻蚀采用的气体，或轰击质量颇巨，或化学活性极高，均能达成刻蚀的目的。
干法刻蚀基本上包括「离子轰击」(ion-bombardment)与「化学反应」(chemical reaction) 两部份刻蚀机制。
偏「离子轰击」效应者使用氩气(argon)，加工出来之边缘侧向侵蚀现象极微。
而偏「化学反应」效应者则采氟系或氯系气体(如四氟化碳CF4)，经激发出来的电浆，即带有氟或氯之离子团，可快速与芯片表面材质反应。
干法刻蚀法可直接利用光阻作刻蚀之阻绝遮幕，不必另行成长阻绝遮幕之半导体材料。
而其最重要的优点，能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点，换言之，本技术中所谓「活性离子刻蚀」(reactive ion etch；RIE) 已足敷「次微米」线宽制程技术的要求，而正被大量使用中。
ICP干法刻蚀原理
一、简介
ICP，全称为Inductively Couple Plasma，感应耦合等离子体刻蚀。
ICP刻蚀过程中存在十分复杂的化学过程和物理过程，两者相互作用，共同达到刻蚀的目的。
其中化学过程主要包括两部分：其一是刻蚀气体通过电感耦合的方式辉光放电，产生活性游离基、亚稳态粒子、原子等以及他们之间的化学相互作用；其二是这些活性粒子与基片固体表面的相互作用。
主要的物理过程是离子对基片表面的轰击。
这里的物理轰击作用不等同于溅射刻蚀中的纯物理过程，他对化学反应具有明显的辅助作用，它可以起到打断化学键、引起晶格损伤、增加附着性、加速反应物的脱附、促进基片表面的化学反应以及去除基片表面的非挥发性残留物等重要作用。
对于刻蚀过程中的三个阶段：1、刻蚀物质的吸附；2、挥发性产物的形成；3、产物的脱附，离子的轰击都有重要影响。
在不同情况下（不同的刻蚀气体及流量、工作压强、离子能量等），离子轰击对刻蚀的化学过程的加速机理可能有所不同。
二、原理
人们认为离子轰击的机理主要有以下三种：一是化学增强物理溅射。
例如，含氟的等离子体在硅表面形成的SiF x基与元素Si相比，其键合能比较低，因而在粒子轰击时具有较高的溅射几率，所以刻蚀的加速是化学反应使得物理溅射作用增强的结果；二是损伤诱导化学反应。
离子轰击产生的晶格损伤使基片表面与气体物质的反应速率增大；三是化学溅射。
活性离子轰击引起一种化学反应，使其先形成弱束缚的分子，然后从表面脱附。
当利用ICP刻蚀技术，并以碳氟聚合物气体（例如CF4）作为主要刻蚀气体
刻蚀硅时，在稳定的刻蚀状态下硅表面会形成比较厚的聚合物薄层，绝大部分离子不能直接轰击到硅的表面上。
在这种情况下，离子轰击主要有两方面的作用：一是促进F离子在聚合物中的扩散，加快F离子和聚合物的反应速度；二是是聚合物薄层表面的聚合物分子断裂和脱离。
以上两种作用都可以使得硅表面的聚合物减薄，促进刻蚀速率的增加。
对于不同的刻蚀材料，需要掩制膜以保证不需要刻蚀的地方被保护起来，同时刻蚀需要采用不同的气体，对于硅的刻蚀而言，一般以SF6作为刻蚀气体。
ICP刻蚀硅实验
3.1、光刻工艺
一、设备
SC-1B型匀胶台、BP-2B型烘胶台、HWK-100型光刻机
二、流程
1、涂胶
使用匀胶机，通过高速旋转的离心作用，将光刻胶均匀涂抹在硅片上 转速：3000rpm 时长：30s
光刻胶型号：AZ4620
2、前烘
使用烘干机，将光刻胶适当烘干 温度：120°C
时长：90s
3、曝光
使用带有汞灯，可发射紫外线的光刻机，将掩膜版覆盖在涂好光刻胶的硅片上，用波长为365nm 左右的紫外线照射，掩膜版中的铬可以阻挡紫外线，使得暴露在紫外线中的光刻胶增加其在NAOH 溶液中的溶解度，从而在下一步显影步骤中洗出图形
时长：600s
4、显影
使用NaOH 溶液，通过光刻胶的溶解度的不同，来洗出上一步中照射出的图形
时长：90s
NaOH 浓度：5‰
光刻胶 硅片
光刻胶 掩膜版
紫外线 硅片
光刻胶 硅片
5、检查
在显微镜下检查显影效果，若图形清晰且无大瑕疵，即可进入下一步，否则继续显影直到图形清晰
6、后哄
使用烘干机，再次对显影后的光刻胶烘干
温度：120°C
时长：60s
3.2、ICP刻蚀硅工艺
一、设备
ICP-500型全自动感应耦合等离子体刻蚀机后烘后的硅片
二、流程参数
三、结果
实验中，由于光刻速率不高，决定经过每3小时左右的刻蚀后，取出硅片，用千分尺进行测量，最终结果如下表：
速率计算结果如下表：
速率拟合直线如下图：
刻蚀前后表面对比如下：
左图为刻蚀前
左图为刻蚀后放大1 放大2。