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根據(jù)蝕刻技術(shù)的不同，等離子體蝕刻技術(shù)可以分為三類：純物理性質(zhì)的沖擊蝕刻、純化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)蝕刻和物理化學(xué)反應(yīng)的沖擊蝕刻。純粹的物理沖擊顯然與濺射物理學(xué)相似，氬元素（Ar）是由電離輝光釋放而成，利用氬離子的力量，將氬離子陰極微金屬沖擊在陰極板（晶圓）的位置，沖擊通過薄薄的頂層，氬離子陷阱蝕刻以再生轟擊，從而加速其實現(xiàn)蝕刻目標(biāo)。以這種方式轟擊粒子實現(xiàn)的蝕刻被稱為具有純物理特性的沖擊蝕刻，因為它是將純能量轉(zhuǎn)化為物理特性。物理性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是激勵波明顯分離加速和強(qiáng)定向，因此輪廓清晰，轉(zhuǎn)向圈具有良好的寬度和高各向異性。然而，通過純粹的物理沖擊實現(xiàn)蝕刻目標(biāo)的缺點(diǎn)是，當(dāng)要蝕刻的薄膜被蝕刻時，暴露在等離子體上的金屬涂層也被蝕刻，導(dǎo)致蝕刻的選擇性比率很差。這是因為金屬離子也會接觸到涂層基材，所以刻蝕的終點(diǎn)也需要精密控制，以避免造成基層的破壞。此外，由于受沖擊的材料通常是固體顆粒，這種化合物可以沉積在刻蝕膜的表面和側(cè)壁上，導(dǎo)致涂膜下的材料表面出現(xiàn)材料染色。

然后通過等離子體擴(kuò)散到未拉伸的薄膜和薄膜層材料的表面化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)中，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，純化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的物質(zhì)帶有高度揮發(fā)性，并隨著未反應(yīng)的物質(zhì)一同被排出反應(yīng)腔體。純化學(xué)反應(yīng)蝕刻和濕法蝕刻一樣，也有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如良好的刻蝕選擇性比率、各向同性的蝕刻、成本低。

反應(yīng)離子刻蝕原理

另一種方法就反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，是一種物理和化學(xué)共同作用的刻蝕工藝，刻蝕速率快，并且兼具各向異性和高的選擇比等優(yōu)點(diǎn)。通過最優(yōu)的參數(shù)組合，保持一定的刻蝕速率及方向性，并且減小刻蝕損傷。因此成為了干法刻蝕技術(shù)應(yīng)用的主要方法。

反應(yīng)離子刻蝕是對通常影響生化反射的物理特性的反應(yīng)。反應(yīng)離子刻蝕的特點(diǎn)是選擇率高，因為它刻蝕了化學(xué)反應(yīng)性物質(zhì)的組成。反應(yīng)離子刻蝕有兩個主要的優(yōu)點(diǎn)：首先，刻蝕膜中的分子鍵被粘合或打破，使刻蝕速度更容易提高；其次，仍沉積在刻蝕膜上的聚合物和反應(yīng)產(chǎn)物被刻蝕下來，使等離子體擴(kuò)散回刻蝕膜中，并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。再次沉淀的聚合或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生物并不只出現(xiàn)于被刻蝕的薄層面上，而且沉淀于整體硅片上，因而在覆膜的側(cè)墻中會殘留著未遭到正離子轟擊的再次沉淀的聚合或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生物，從而隔離了化學(xué)反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，這可以防止側(cè)壁被刻蝕，從而提供各向異性刻蝕的效果。接下來，利用反應(yīng)點(diǎn)模擬解釋了反應(yīng)性離子刻蝕的機(jī)制。首先，進(jìn)入腔體的反應(yīng)氣體通過輝光電池排出，形成一組化學(xué)活性等離子體分子，擴(kuò)散并吸附到膜層中。血漿分子被膜中的精英電場加速并撞擊膜的表面層。分子的輸入能量通常小于1kev，對膜的影響深度通常小于20nm。膜在吸收表面上標(biāo)記的離子輸入動能時振動，膜表面的整個活性吸附基團(tuán)吸收了動能，從而在化學(xué)反應(yīng)中促成了區(qū)域染色，隨著物體的形成和與殘余氣體的粘附被去除，新的反應(yīng)基團(tuán)被吸附在膜表面。并應(yīng)再重復(fù)一次該程序。因此，在離子入射區(qū)，化學(xué)反應(yīng)和侵蝕之間的高選擇性比率正在發(fā)生。

每個反應(yīng)點(diǎn)都有一個入射的離子質(zhì)量，它加速了最基本的速率，從而將能量轉(zhuǎn)移到吸附在膜層上的各種自由基，增加了侵蝕速率的選擇性。反應(yīng)速率常數(shù)R為：

R=Aexp（-E/kT）

式中，A為頻度因素；E為反應(yīng)的激發(fā)能；T即物理化學(xué)反映的溫度。換言之，在正離子刻蝕的有機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化中，由于正離子分離引起的明顯作用，物理化學(xué)中的活性能E減少，并且常數(shù)R增加。

在有機(jī)化學(xué)刻蝕的外壁上，有機(jī)化學(xué)刻蝕通常只作用于自由基團(tuán)，很少檢測到正離子。為了改善各向異性腐蝕，正離子束的輻射水平必須高于基態(tài)?；灸Ｐ偷乃俣入S著溫度降低而降低，因此被稱為低溫刻蝕過程，因為反應(yīng)的刻蝕速率從各向同性的優(yōu)勢變?yōu)楦飨虍愋缘膬?yōu)勢。

獲得各向異性侵蝕特征的另一個主要方法是保護(hù)側(cè)壁。一般來說，聚合物的侵蝕和沉淀反應(yīng)也存在于侵蝕腔中。換句話說，由等離子體和調(diào)節(jié)反應(yīng)形成的聚合物沉積物同時在膜中形成。盡管入射的離子光通常不會進(jìn)入膜的底部，但這種反應(yīng)的侵蝕速度比聚合物沉積的速度快，即聚合物膜層并不能抑制等離子體對膜底面的刻蝕作用；因此如果可以增加聚合物膜層的側(cè)壁的沉積速度，并根據(jù)膜層的側(cè)壁對等離子體轟擊力度逐漸減弱的特性，然后可以在薄膜層的側(cè)壁上形成一個保護(hù)性的聚合物鈍化層，以防止側(cè)壁刻痕。

相對于涂層表面的入射角，離子角的單位是各向異性刻蝕的基礎(chǔ)。由于入射角和涂層表面垂直，入射角更均勻，各向異性的刻蝕幾何形狀更容易獲得。氣體分子入射方向的準(zhǔn)確性可以通過減少涂層表面的鞘狀電場的增加或降低工藝壓力，或降低高頻電源的壓力或增加電子密度來改善。然而，氣體分子的數(shù)量不能增加太多，因為不同入射角的主要原因是氣體分子之間的接觸和層內(nèi)電離，而空腔的壓力直接決定了氣體分子的數(shù)量。