原理

RIE 系统通常在真空环境下运行。待刻蚀的样品放置在反应室内的电极上。刻蚀气体被引入反应室，通过射频电源在电极之间产生等离子体。等离子体中的活性离子在电场的作用下加速，垂直轰击样品表面。同时，化学反应也在样品表面发生，活性离子与样品材料发生化学反应，生成挥发性的产物，从而实现对样品材料的刻蚀。例如，在刻蚀硅材料时，常用的刻蚀气体有氟化物（如 CF₄、SF₆ 等）。氟离子与硅反应生成四氟化硅（SiF₄），这是一种挥发性的化合物，可以被真空泵抽走。

特点

1、各向异性刻蚀

（1）RIE 可以实现较高程度的各向异性刻蚀，即刻蚀主要在垂直于样品表面的方向进行，而横向刻蚀非常小。这对于制作高深宽比的结构非常重要，例如在半导体制造中刻蚀纳米级的晶体管结构。

（2）通过调整刻蚀参数，如射频功率、气体流量、压力等，可以控制刻蚀的各向异性程度。

2、选择性刻蚀

（1）可以根据不同材料对刻蚀气体的反应差异，实现选择性刻蚀。例如，在硅和二氧化硅的混合材料中，可以选择一种刻蚀气体只刻蚀硅而对二氧化硅几乎没有影响，或者反之。

（2）选择性刻蚀对于复杂结构的加工和多层材料的刻蚀非常关键。

3、高精度和可控性

（1）RIE 能够实现纳米级的刻蚀精度，并且刻蚀速率和深度可以通过调整工艺参数进行精确控制。

（2）先进的 RIE 设备通常配备有实时监测系统，可以对刻蚀过程进行监控和反馈控制，确保刻蚀结果的准确性和稳定性。

应用领域

1、半导体制造

在半导体芯片制造中，RIE 用于刻蚀各种材料，如硅、二氧化硅、氮化硅等，以形成晶体管、电容、电感等微观结构。例如，在集成电路制造中，通过 RIE 刻蚀硅衬底可以形成晶体管的源极和漏极区域。

2、光学器件制造

用于制造光学滤波器、光栅、光波导等器件。通过精确控制刻蚀深度和形状，可以实现特定的光学性能。例如，在光纤通信领域，RIE 刻蚀的光栅可以用于波长选择和光信号的调制。

3、MEMS（微机电系统）器件制造

MEMS 器件通常需要高精度的微结构加工，RIE 是一种重要的加工手段。可以刻蚀硅、聚合物等材料，制作微传感器、微执行器等器件。例如，加速度计、压力传感器等 MEMS 器件中的微结构可以通过 RIE 刻蚀而成。

来源于米格实验室，作者米格小编

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