低温等离子体在微电子、材料制备、环保、航空航天、军事等领域起着越来越重要的作用,而很多的理论问题有待人们去解决。等离子体加工主要利用冷等离子体中电子、离子、自由基的能量或活性诱发化学反应或物理过程,其应用包括超大规模集成电路蚀刻、材料合成及薄膜沉积和材料表面改性等方面。从近几年来国际学术期刊与低温等离子体国际会议文集中所发表的论文以及各国专利申请的数量看,这方面的应用己成了低温等离子体最重要的应用领域。
蚀刻集成电路的生产由沉积、掩模、蚀刻和剥模这些重复步骤组成,以形成和连接象晶体管和电容器那样的电路元件。而蚀刻是微电子加工的关键工艺。过去采用化学法蚀刻(湿法蚀刻),方向性差。随着集成电路集成度的提高,如一个 Pentium 芯片上集成大约 500 万个元件,单个元件尺寸要求小于 0.5 11 m,(正在向 0.25 11 m 发展),化学蚀刻己无法满足这种亚微米线宽的工艺要求(即使是光刻工艺也难达到此要求)。目前己逐步被等离子体蚀刻(干法蚀刻)取代。
等离子体蚀刻有两个最大的优点:
①等离子体对蚀刻剂粒种有较强的催化作用,因而它的蚀刻效率高,
②它通过鞘层来加速离子,使离子垂直地撞击在掩模基体上,因此它能在一直线上进行方向性极强的蚀刻,从而保证高集成度要求的高,13.56MHz 的频率下,离子通过这个鞘平稳地下落,它们在该 RF 频率作用下只受到小的速度调制。这类等离子体源因其简单而用于绝大多数半导体生产线。等离子体蚀刻已用于硅、铝、绝缘材料、有机材料、GaAs 等的蚀刻加工,成为微电子工业中不可替代的加工手段。