等离子干刻机（Plasma Dry Etcher）是利用等离子体对材料表面进行刻蚀加工的设备，广泛应用于半导体、微机电系统（MEMS）、光电子器件等领域。其核心优势在于刻蚀精度高、均匀性好，且无需湿法化学试剂，符合高端制造的洁净要求。以下从原理、分类、工艺参数、应用场景等方面详细解析：
关键工艺参数与影响
1. 气体种类
氟基气体（CF₄、SF₆、CHF₃）：用于刻蚀硅、二氧化硅、金属氧化物，生成易挥发氟化物。
氯基气体（Cl₂、BCl₃）：用于刻蚀金属（Al、Cu）或化合物半导体（GaAs）。
氧气（O₂）：用于刻蚀有机物（如光刻胶）或表面活化。
2. 功率（RF/ICP 功率）
功率越高，等离子体密度越大，刻蚀速率提升，但过高功率可能导致表面损伤或刻蚀均匀性下降。
3. 气压
低气压：离子平均自由程长，刻蚀方向性强（物理主导），适合精细结构。
高气压：离子碰撞频繁，化学刻蚀占比增加，适合高速率刻蚀。
4. 刻蚀时间
直接影响刻蚀深度，需结合速率与均匀性优化，避免过刻蚀或刻蚀不足。
5. 温度
控制晶圆温度可调节化学反应速率，降低表面损伤（如低温刻蚀用于敏感材料）。
典型应用场景
1. 半导体制造
晶圆刻蚀：刻蚀栅极氧化层、接触孔、金属互连层等，如在 FinFET 工艺中刻蚀鳍片结构。
刻蚀精度：可实现纳米级（<10nm）线宽控制，满足先进制程（3nm 及以下）需求。
2. MEMS 制造
刻蚀硅基底形成微结构（如加速度计、陀螺仪），利用 ICP 刻蚀实现高深宽比（>20:1）通孔。
3. 光电子器件
刻蚀光波导、光栅、VCSEL（垂直腔面发射激光器）等光学结构，要求刻蚀表面粗糙度 < 1nm。
4. 化合物半导体
刻蚀 GaN 基功率器件、InP 基射频器件，利用氯基气体实现高选择比刻蚀（如 GaN/AlGaN 刻蚀选择比 > 50:1）。
等离子干刻机的技术进步直接推动了半导体器件的尺寸缩小与性能提升，其工艺精度和稳定性已成为先进制造的核心竞争力之一。在选型与工艺开发中，需紧密结合材料特性、结构要求与量产需求，实现刻蚀效率与良率的平衡。
