似如千厥歌图形的线宽已进入亚微米级。
（b）为了保证获得精确的微细结构和轮廓，要求刻蚀
具有方向性，不允许有明显的钻蚀现象。
（c）对不同材料的刻蚀具有高选择比，这是形成微细图形必不可少的条件。
（d）刻蚀应能适用于各种不同的材料，并且需要有相当高的刻蚀速率。
（e）刻蚀必须均匀，且不应对器件引起损伤或产生任何缺陷和玷污。
反应离子刻蚀的机理
反应离子刻蚀时，不仅有等离子体促进的化学反应，而且还存在离子的轰击作用。所以，RIE是一个十分复杂的物理和化学的综合作用，迄今为止，对反应离子刻蚀的机理还没有比较完整和统一的解释。
如前所述，刻蚀过程包括刻蚀物质的吸附、挥发性产物的生成以及产物的脱附等几个阶段，而荷能离子的轰击有可能对上述某个阶段起加速作用。因此，在不同的情况下离子轰击对刻蚀的化学过程的加速机理可能有所不同，大体上有三种机理
[41]
可以用来解释离子轰击对刻蚀的增强作用。
第一种机理是“化学增强物理溅射”（Chemically enhanced physical sputtering），在含氟的等离子体中对
Si进行反应离子刻蚀时，在硅片表面生成的SiFx基，与元素Si相比，其键合能比较低，因而在离子轰击时具有较高的溅射率，所以刻蚀的加速是化学反应使物理溅射增强的结果。
第二种机理是“损伤诱导化学反应”（Damage-induced chemical reaction），离子轰击产生的晶格损伤可能会使基片表面与气体物质的反应速率增大。
第三种机理是“化学溅射”（Chemical sputtering）。这种过程被设想为：离子轰击引起一种化学反应，先形成弱束缚的分子，然后从表面脱附。
总之，反应离子刻蚀过程中，离子、中性粒子和被刻蚀基片之间的相互作用可以用以下几种机理进行解释： （1） 离子可以溅射掉吸附的反应产物；
（2）离子碰撞可引起晶格的损伤，它可以扩展到表面以下几个原子层，在这些点附近进行的反应具有较高的速率。 （3）低能离子的轰击可以使基片表面形成的聚合物阻挡层破坏，从而提高反应速率。在辉光放电中有些气体（如CHF3，CClF3等）或气体混合物（如CF4/H2等）会分解形成不饱和物质或聚合物。这些产物能在基片表面形成吸附层，阻挡刻蚀气体与样品表面作用，而低能离子的轰击可以破坏该阻挡层。同时，由于刻蚀的侧面较少甚至不受到离子轰击，因而聚合物阻挡层未被破坏，对刻蚀起了阻挡作用，使侧向
刻蚀大大减弱。
1.3.3 影响反应离子刻蚀的因素
对反应离子刻蚀工艺来说，其影响因素主要是气体成分、气体流量、气压和射频功率。此外，射频驱动电极的自偏压也是反应离子刻蚀的一个重要参数。对大多数刻蚀装臵而言，刻蚀工艺的其它影响因素如电极的几何形状和尺寸、气流的分布以及电源的频率都是固定不变的。 （1）气体成分
反应离子刻蚀加工中，气体成分是根据被刻蚀材料的性质决定的，选用原则是能提供有效刻蚀的活性粒子并获得刻蚀的方向性。除采用能与被刻材料发生化学反应生成挥发性产物的气体外，为了使化学反应过程提供更多刻蚀过程所需的活性粒子，往往还须添加一些附加气体。例如刻蚀Si和Si3N4材料时，须添加一定量的氧气，来提高刻蚀的速率。 刻蚀时有时也加入少量惰性气体如He、Ar或Xe等，其功用在于可以产生较高的总气压以增加散热速度，因为这类气体有较高热导率；可增加气流量，改善其分布，从而改善刻蚀的均匀性；可使刻蚀过程中物理溅射的分量加大，例如用Ar或Xe来溅射掉Al表面上的Cu或自然氧化膜。 （2）流量效应
在反应离子刻蚀系统中，刻蚀速率与反应气体的流量有明
显关系。
45Etching rate(nm/min)4035302520152030405060708090100110Flux of Oxygen(sccm)
通常随着流量的增加，刻蚀速率先是迅速上升，在达到最大值后，在较高的流量下，刻蚀速率反而略有下降。Chapman等
[42]
认为，这种流量效应可以解释为两种过程，即在低流量
情况下，刻蚀速率受活性物质供应的限制，而在高流量情况下则受到活性物质被抽走的限制。设S是刻蚀基片的面积（cm），F是气体的注入流量（sccm），R是刻蚀速率（nm/min），那么反应气体的利用因子M，可表示为
M= CSR/F
其中C是常数，由反应气体与被刻蚀材料的化学反应速率、系统结构和气流方式等因素决定。上式也可改写成另一种形式，即
R = MF/(CS)
如果M为一常数，则刻蚀速率R应与流量F成直线关系，实际情况并不如此。随着流量的增大，刻蚀速率逐渐偏离（低于）理想值，表明利用因子实际上是流量的函数，它随流量
2
增加而减小。这不难理解，因为在气压一定下，当流量增大时，抽出的气体的量必然增大，其中未及参与反应的气体的抽出量也随之增加，因而F减小。 （3）负载效应
当刻蚀速率主要受制于活性物质的供应时，刻蚀速率实际上是活性粒子密度的直接反映，并且取决于这些物质的消耗量，即取决于被刻蚀材料的总面积。当反应室内装臵的样品数量增加时，刻蚀速率下降，这种现象通常称为负载效应。在反应气体种类、注入流量、气压以及射频放电功率给定的条件下，刻蚀速率
R∝1/S
即与刻蚀的面积成反比。刻蚀面积S增大，则活性粒子的消耗量也随之增加，若反应气体的供给量保持不变，那么刻蚀速率必然下降。 （4）气流的分布
系统中气流分布的均匀性，直接影响刻蚀的均匀性。如果气流分布不均匀，等离子体中的粒子浓度在空间和被刻蚀基片表面的分布都不会均匀，所以设备设计时，要充分考虑到气体注入和抽出均匀对称的问题，采取适当的匀流措施。 （5）系统结构和电极的几何尺寸
系统结构和电极的几何尺寸，决定了装载容量，对刻蚀过程也会产生很大的影响。放臵基片的电极面积应比接地电极
