等离子体有关蚀刻的高级工艺应用

绪论： 　　在过去的三十年里，等离子体，物质的第四形态，通常被用来除去材料底层的微量杂质，非常快捷有效。等离子体处理通常被应用到许多高敏感的集成电路包装并且光电子被应用到一些特殊材料的表面处理上。等离子体蚀刻有许多高级工艺应用，本文阐述了一些怎样控制等离子体处理技术的一些高级应用。 1. 等离子体的化学效应 　　温室等离子体气体通常在一真空室内产生。当室内的真空度被抽到一定的压力下才能产生等离子体。引入需要处理的气体，加载一个中频电磁场，在此激发产生等离子体的辉光放电。在产生等离子体的过程中许多不同的气体。等离子体包括离子、自由电子、电子、光子、中子以及反应后的产物，好比臭氧。他们都非常的活跃。低温的等离子体能有选择快速的蚀刻材料。 　　控制等离子体的是可效果其实就是参数的配置问题。在中频电源输入功率后，适当数量的离子和自由电子（做多数功的离子）在蚀刻内和周围的数量必须平衡。一般离子和自由电子的数量就支配着处理时的真空度。因而处理时的真空度是在制作设备时的一个非常重要的参数。中频电源功率，从某些方面说，直接影响对材料的最高蚀刻率。要么蚀刻的不完全或是不注意蚀刻去了其他材料或是底层材料。处理时间也要考虑到，好比功率，真空度，都能直接的影响到系统的处理效果。 　　等离子体化学效应的一个重大意义就是不同类型的等离子体具有它们固有的选择性。选择性在这里的具体含义是，一种物质对另一种物质的倾向反应。等离子体的这种倾向的特性被应用到蚀刻方面，为了去除我们要求的物质而不希望除去我们需要的物质。 　　等离子的蚀刻是等离子体化学效应的一个应用。不仅是参数和谈到的一些特性的体现，蚀刻是积极倾向的同时又是各向异性的。蚀刻有很多的应用特别是在半导体、光电子处理以及包装上。 2. 应用 感光树脂的移除 　　感光树脂的去除需要两步等离子处理应用。首先是统一去除板子表面的一些微粒杂质，好比清除浮渣。这种情况下，应当是中等的蚀刻率，通入一些反应较慢的气体，通常使用氧气。电源输入适当的低功率。当清除浮渣的量增加后，运行的真空度也要有保持相应的变化，一般是从600 mtorr升到1000 mtorr。在低功率和高真空度下，离子体呈等方性均衡的分布，因而能够完成高均衡性可以适度得加快蚀刻过程。 　　等离子体在去除感光性树脂的另一个应用就是去除被设计有图案的感光树脂的部分蚀刻。在这种情况下，是可操作必须要快而且倾向反应要好。因为这样，需要使用电抗性非常好的气体，或是混合气体，好比，CF4或是CF4和氧气。当产生了极具各向异性的等离子体时的真空度要比去除浮渣时的真空度低的多，电源功率也要高很多。真空度减小到100mtorr到200mtorr之间防止等离子体的各向异性，同时增大电源功率为了增大蚀刻时所需的离子量。当蚀刻处理完成之后会感到有所不同。虽然处理时间是影响的因素之一，但为了达到同样的效果宁愿缩短时间增加功率以及真空度。功率和真空度的平衡对材料以及底层的几何尺寸，适用于一些小数量的短时间内达到要求的处理。 玻璃纤维及其复合物的蚀刻 　　有很多的方法,蚀刻玻璃纤维象SiO2,Si3N4,单晶硅的蚀刻和感光性树脂相同.玻璃纤维是种没有电抗性而且很稳定的物质.因此,要用高反应的气体来处理象CF4和SF6.与感光树脂的移除类似,反应强度同样受真空度,输入功率,被使用的气体.然而不像去除感光性树脂那样,蚀刻被广泛的运用到玻璃上,比如玻璃的雕塑.必须小心的是蚀刻时不要蚀刻掉需要的部分. 聚合材料的蚀刻 　　聚合材料的蚀刻是非常简单容易的.聚合材料被广泛的运用到PCB生产中.比如聚丙烯包括几百组不同的聚合物,先天性特性与聚丙烯一致.用可塑济或是紫外稳定器只有微小的改变,而使用蚀刻几乎不可能因为蚀刻时他们的开始点不同.从聚合物的蚀刻技术上讲,通常使用混合气体处理,O2,CF4混合后进行等离子的蚀刻加工,形成(OF-)离子.这种离子对聚合物有十分强大的蚀刻能力.这类离子对打断聚合分子炭- 炭键和去除分子有独特的效果. 　　聚合物蚀刻的一种运用就是在聚合物被夹在两层之间时在聚合物上钻孔,其中传导层是金属.在低真空度和高功率通入80%的氧气和20%的CF4气体就很容易的钻出孔了.对聚酰胺处理时可以用处理时间开控制孔的深度,为了确保清洁要保持高真空度.对内部聚合物进行全面蚀刻时针对内部不同的聚合物要选择不同的气体,蚀刻时要注意在蚀刻处理中选择的气体要保证金属层的完整性. 　　对聚合物蚀刻的另外的一种运用是对晶体的面积蚀刻.这种与感光性树脂的蚀刻相似,处理的真空度比感光性树脂的高些,加大输入功率可以提高蚀刻速率.加大功率就像蚀刻玻璃了.聚酰胺的蚀刻由于多种成分存在就不好预知其蚀刻率.一般,一个好的处理开始点就是有好的真空度和缓和的输入功率. 　　讨论一下聚合物最后一个运用在光导纤维的覆层的蚀刻。光导纤维的主要成分是硅元素。光导纤维只有100μm在它外层包裹着125μm的聚亚安酯。我们在这里运用蚀刻主要是去除表面的聚合物不损伤内部的光导纤维。所有的光导纤维都可以用同种处理方式处理，尤其是需要等方性的等离子体。因此，处理程式中需要500mtorr的真空度和高输入功率。时间是一个很重要的参数，送气百分比是90%的O2，10%的CF4这个CF4可以损伤硅元素并且减少它的拉伸力。在蚀刻中必须要完全蚀刻掉表面的覆层。 实验室的应用 　　March等离子系统的技术给你们提供有关等离子体方面的一些技术支持。我们发布的这些数据很高兴与你们分享。若有问题可以直接与我们电话或是传真联系。 配方选择 　　在下面的表格中我们给出了一些有关蚀刻处理的一些气体选择的方案，以供参考。