在半导体器件的制造中，蚀刻是指将选择性地从衬底上的薄膜中去除材料的技术（在其表⾯上有或没有先有结构），并通过这种去除在衬底上形成该材料的图案。该图案由耐蚀刻⼯艺的掩模限定，该掩模的产⽣在光刻中详细描述。⼀旦放置好掩模，就可以通过湿化学或“⼲”物理⽅法蚀刻不受掩模保护的材料。图1显⽰了此过程的⽰意图。 从历史上看，直到VLSI和ULSI技术问世之前，湿式化学⽅法在蚀刻图案定义中都起着重要作⽤。但是，随着器件特征尺⼨的减⼩和表⾯形貌的⽇益严格，湿法化学蚀刻逐渐取代了⼲法蚀刻技术。这种变化主要是由于湿法刻蚀的各向同性。如图2所⽰，湿法蚀刻会沿所有⽅向去除材料，这会导致由掩模定义的特征尺⼨与在基板上复制的特征尺⼨之间存在差异。与较⼤的特征尺⼨相⽐，VLSI和ULSI设计要求掩模与图形特征尺⼨相关性要精确得多。此外，先进设备中的长宽⽐（深度与宽度之⽐）增加了，要达到这些⽐例，就需要具有使⽤定向蚀刻技术各向异性地蚀刻材料的能⼒。图3提供了有助于理解各向同性与各向异性特征⽣成和⽅向蚀刻的⽰意图。湿法蚀刻在先进⼯艺中的最终应⽤受到了打击，这可能是因为许多⽤于设备制造的较新材料没有可⽤于蚀刻的易湿化学物质。这些问题相结合，使湿法蚀刻技术⼏乎只能⽤于清洁⽽不是蚀刻应⽤中。只有具有相对较⼤特征尺⼨的设备（例如某些MEMS结构）才继续采⽤湿法进⾏蚀刻。在下⾯详细讨论了表⾯清洁各向异性特征⽣成和定向蚀刻。湿法蚀刻在先进⼯艺中的最终应⽤受到了打击，这可能是因为许多⽤于设备制造的较新材料没有可⽤于蚀刻的易湿化学物质。这些问
题相结合，使湿法蚀刻技术⼏乎只能⽤于清洁⽽不是蚀刻应⽤中。只有具有相对较⼤特征尺⼨的设备（例如某些MEMS结构）才继续采⽤湿法刻蚀。在下⾯详细讨论了表⾯清洁各向异性特征⽣成和定向蚀刻。湿法蚀刻在先进⼯艺中的最终应⽤受到了打击，这可能是因为许多⽤于设备制造的较新材料没有可⽤于蚀刻的易湿化学物质。这些问题相结合，使湿法蚀刻技术⼏乎专⽤于清洗，⽽不是⽤于蚀刻应⽤。只有具有相对较⼤特征尺⼨的设备（例如某些MEMS结构）才继续采⽤湿法刻蚀。在下⾯详细讨论了表⾯清洁在先进⼯艺中的实⽤性可能是由于许多⽤于设备制造的较新材料没有可⽤于蚀刻的易湿化学物质。这些问题相结合，使湿法蚀刻技术⼏乎只能⽤于清洁⽽不是蚀刻应⽤中。只有具有相对较⼤特征尺⼨的设备（例如某些MEMS结构）才继续采⽤湿法刻蚀。在下⾯详细讨论了表⾯清洁在先进⼯艺中的实⽤性可能是由于许多⽤于设备制造的较新材料没有可⽤于蚀刻的易湿化学物质。这些问题相结合，使湿法蚀刻技术⼏乎只能⽤于清洁⽽不是蚀刻应⽤中。只有具有相对较⼤特征尺⼨的设备（例如某些MEMS结构）才继续采⽤湿法刻蚀。在下⾯详细讨论了表⾯清洁晶圆表⾯清洁。
各向异性蚀刻使⽤了⼀系列技术，这些技术被称为“⼲式”蚀刻。这些技术普遍⽤于VLSI和ULSI器件制造中的蚀刻，它们将是本节中详细讨论的唯⼀⽅法。⼲蚀刻可以通过诸如离⼦冲击之类的物理⼿段去除材料，伴随着材料从衬底的弹出或通过化学反应将衬底材料转换成可以被抽⾛的挥发性反应产物。⼲法蚀刻技术包括以下常⽤⽅法（蚀刻过程是通过化学蚀刻，物理蚀刻还是括号中所述的组合进⾏）：
各向同性径向蚀刻（化学）梁延淼
反应离⼦蚀刻（化学/物理）
彩钢板安装工程溅射蚀刻（物理）
离⼦铣削（物理）
离⼦束辅助蚀刻（物理）
反应离⼦束蚀刻（化学/物理）
所有⼲法蚀刻技术都是在真空条件下进⾏的，压⼒在⼀定程度上决定了蚀刻现象的性质。蚀刻工艺>高纯硝酸钾
表1取⾃Wolf和Tauber，显⽰了不同蚀刻⽅法的相对压⼒范围和⼀般特性。尽管⽤于蚀刻的设备和⼯艺特性有许多特定的变化形式，但我们将讨论限于对⼯艺基础和表1中确定的三种主要蚀刻⽅法的简要说明。
基本流程
有关等离⼦体刻蚀基础知识的深⼊讨论可在炬丰科技中到（Wolf和Tauber，Sze），感兴趣的读者
可以参考这些资料。在这⾥，我们仅提供等离⼦体⽣成基本原理的最简单描述。在等离⼦蚀刻过程中，许多物理现象正在起作⽤。当使⽤电极（在直流电或射频激励的情况下）或波导（在微波的情况下）在等离⼦室中产⽣强电场时，该电场会加速任何可⽤的⾃由电⼦，从⽽提⾼其内部能量（存在在任何环境中都是由宇宙射线等产⽣的⾃由电⼦）。⾃由电⼦与⽓相中的原
发电机集电环⽤的⾃由电⼦，从⽽提⾼其内部能量（存在在任何环境中都是由宇宙射线等产⽣的⾃由电⼦）。⾃由电⼦与⽓相中的原⼦或分⼦发⽣碰撞，如果电⼦在碰撞中将⾜够的能量转移到原⼦/分⼦上，将发⽣电离事件，产⽣⼀个正离⼦和另⼀个⾃由电⼦。尽管如此，传递不⾜能量以进⾏电离的碰撞仍可以传递⾜够的能量以产⽣稳定但具有反应性的中性物质（即分⼦⾃由基）。当向系统提供⾜够的能量时，将⽣成包含⾃由电⼦，正离⼦和反应性中性离⼦的稳定的⽓相等离⼦体。
在等离⼦体蚀刻⼯艺中，来⾃等离⼦体的原⼦和分⼦离⼦和/或反应性中性离⼦可⽤于通过物理或化学途径或通过采⽤两者的机制从衬底去除材料。通过使⽤强电场将正原⼦离⼦（通常是重惰性元素（如氩⽓）的离⼦）向基板加速，可以完成纯物理蚀刻（图4）。这种加速将能量赋予离⼦，并且当离⼦撞击基材表⾯时，其内部能量会转移到基材中的原⼦上。如果传递了⾜够的能量，则底物原⼦将被喷射到⽓相中，并被真空系统泵出。⼊射离⼦在碰撞中被中和，由于它是⽓体，因此它解吸到⽓相中以重新电离或泵出系统。
化学蚀刻与物理蚀刻的不同之处在于，它采⽤了在等离⼦体内产⽣的反应性中性物质与基材之间的化学反应。化学蚀刻最常见的类型涉及卤化物化学，其中氯或氟原⼦是蚀刻过程中的活性剂。蚀刻⼯艺的代表性化学⽅法是使⽤NF 3进⾏硅蚀刻。此蚀刻过程中的化学反应顺序为：
热流道分流板
NF 3在等离⼦体中解离以产⽣⾼反应性的原⼦氟⾃由基。这些⾃由基与基材中的硅反应，⽣成四氟化硅SiF 4，它是⼀种可被抽⾛的挥发性⽓体。以这种⽅式，从衬底蚀刻硅。与湿法刻蚀⼀样，化学刻蚀是各向同性的，没有⽅向性（图5）。其原因是反应性中性物的粘附系数相对较低，因此⼤多数与基材表⾯的碰撞不会导致蚀刻，⽽是会导致反应性中性物简单地解吸回到⽓相中。这种现象导致被蚀刻的特征内的蚀刻过程不均匀，最终导致蚀刻中的各向同性。
现代设备制造中使⽤的⼤多数蚀刻技术都结合了物理和化学蚀刻⽅⾯。在反应离⼦蚀刻等⼯艺中（RIE），通过对衬底施加偏压来实现定向蚀刻，从⽽使来⾃等离⼦体的离⼦种类朝着衬底表⾯加速。它们在那⾥与表⾯和反应性中性物相互作⽤，产⽣可被抽⾛的挥发性产物（图6）。RIE中的离⼦能量远低于物理蚀刻技术所采⽤的离⼦能量，并且离⼦轰击效应可忽略不计。离⼦能量向表⾯的转移可通过改善被轰击表⾯上反应物的吸附性（进⼊的离⼦会在优先发⽣吸附和反应的情况下产⽣⾼能缺陷）以及增强的副产物解吸作⽤（进⼊的离⼦能转移到表⾯）来增强⽅向性。反应产物导致它们从表⾯解吸）。
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