电感耦合等离子体刻蚀工艺，提升反应烧结碳化

来源：烧结球团 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2021-04-19

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摘要：反应烧结碳化硅(RB-SiC)作为一种新型的陶瓷材料具有高的强度、比刚度、大热导率和小膨胀系数等特点.随着光学技术的快速发展光学系统朝着大口径、低损耗和轻量化的方向发展要求光

反应烧结碳化硅(RB-SiC)作为一种新型的陶瓷材料具有高的强度、比刚度、大热导率和小膨胀系数等特点.随着光学技术的快速发展光学系统朝着大口径、低损耗和轻量化的方向发展要求光学元件具有高分辨率、广视场以及高质量的表面形貌。

RB-SiC材料因其优越的性能得到广泛的应用，这就对材料表面光学质量提出较高要求。目前加工SiC的方法有很多，主要包括电化学腐蚀、机械加工、超声波加工、激光刻蚀和等离子体干法刻蚀。

等离子体干法刻蚀技术主要有反应离子刻蚀(RIE)、电子回旋共振(ECR)和感应耦合等离子体(ICP) 等。

ICP刻蚀设备具有选择性和各向异性结构简单操作简便及便于控制等优点，因此，ICP刻蚀技术广泛应用于SiC的刻蚀应用。

ICP刻蚀技术主要应用于SiC半导体器件以及微机电系统(MEMS)器件的加工制作，刻蚀表面质量，提升SiC微波功率器件性能质量。

ICP刻蚀技术完整的刻蚀过程可分为三步：①刻蚀物质的吸附；②挥发物的形成；③解吸附。

其中包括化学和物理两个过程：在化学过程中，刻蚀气体通过电感耦合的方式发生辉光放电产生活性基、亚稳态粒子和电子等，中性粒子扩散到基片表面同被刻蚀材料表面的原子发生化学反应生成具有挥发性的物质，这些副产物被真空系统抽出腔室实现气体化学刻蚀。

另外物理过程是通过离子对刻蚀基片表面的轰击与溅射刻蚀不同的是，这里的物理轰击，主要是破坏化学键和晶格序列，加快反应物的脱附，来促进化学反应过程的进行以及表面非挥发性产物的去除。

在ICP的刻蚀过程中，衬底偏压为等离子提供能量，能够使活性粒子作用于基片表面，其功率大小决定等离子动能的大小，这些高能活性粒子在刻蚀过程中，发挥着重要的作用。

相比于刻蚀前刻蚀后，表面质量有所下降分析其原因，由于ICP刻蚀辉光放电产生的活性粒子扩散到基片表面发生化学反应会生成一些非挥发性产物，来不及脱附沉积到基片表面。另外还有部分离子对基片产生物理轰击作用，破坏表面晶格阵列使基片表面产生孔洞及麻点导致材料表面质量下降。

同时在原基底表面由于存在硅和碳化硅两相组分其结构不统一。等离子体刻蚀后的材料表面时两相分界处、孔洞及麻点等不均匀性，会导致材料表面对光线的散射作用，其中孔洞也会增加材料对光线的吸收致使材料表面反射率降低，表面粗糙度增大。