由于濕法腐蝕過(guò)程中需要使用大量的化學(xué)藥品，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，并且其只適合較粗的線(xiàn)寬（大于3μm），為了避免濕法刻蝕的缺點(diǎn)并提高加工精度，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了干法腐蝕。干法刻蝕是利用等離子體進(jìn)行刻蝕的技術(shù)，什么是等離子？我們生活的環(huán)境中物質(zhì)的狀態(tài)有我們常見(jiàn)的氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，而等離子體是物質(zhì)的第四種狀態(tài)（圖1），自然界中等離子體的產(chǎn)生需要上萬(wàn)攝氏度的高溫，而人工等離子體主要通過(guò)提供能量使原子鐘的外層電子克服原子核束縛的能量，從而產(chǎn)生的自由電子、離子、及中性粒子稱(chēng)為等離子體。

圖1.自然界物質(zhì)的四種狀態(tài)

干法刻蝕可以劃分為物理刻蝕、化學(xué)刻蝕、物理化學(xué)刻蝕三種。

1）物理刻蝕又稱(chēng)為濺射刻蝕，純粹依靠帶電離子的轟擊作用進(jìn)行刻蝕，刻蝕的方向性很強(qiáng)，但無(wú)選擇性。其濺射刻蝕結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，在實(shí)際的制備過(guò)程中，濺射刻蝕往往用于離子清洗轟擊清洗襯底表面，以去除表面及贓物，為后續(xù)薄膜淀積提供干凈的表面。

圖2. 濺射刻蝕結(jié)構(gòu)原理圖

2）化學(xué)刻蝕又稱(chēng)等離子刻蝕，是純粹利用等離子體中的活性原子團(tuán)（活性自由基、不帶電、不受電場(chǎng)的加速作用）與被刻蝕對(duì)象發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成揮發(fā)的產(chǎn)物被真空系統(tǒng)抽離去除，這種刻蝕沒(méi)有離子損傷問(wèn)題，刻蝕速率高，選擇性好，但是化學(xué)反應(yīng)的刻蝕是各向同性的，它的應(yīng)用越來(lái)越受到限制，一般用于特征形貌沒(méi)有要求的去膠工藝，其中，使用氧等離子進(jìn)行灰化工藝如圖3所示。

圖3.氧等離子灰化工藝

3）物理化學(xué)刻蝕又稱(chēng)反應(yīng)離子刻蝕，是同時(shí)用化學(xué)反應(yīng)和物理轟擊進(jìn)行刻蝕，具備以上兩種刻蝕的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的形貌控制能力、較高的選擇比、可以接受的刻蝕率，可以通過(guò)選擇合適的氣體組分獲得理想的刻蝕選擇性和速度，應(yīng)用非常廣泛，以CF₄氣體刻蝕硅的結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示，首先，CF₄氣體在等離子體狀態(tài)下分裂為具有化學(xué)活性的活性自由基F和具有物理轟擊作用的離子CF₄；然后，F自由基擴(kuò)散并吸附到硅片表面，F(xiàn)自由基到達(dá)被腐蝕表面后，四處移動(dòng)并重新分布，然后，F(xiàn)自由基與硅材料發(fā)生反應(yīng)并生成揮發(fā)性產(chǎn)物SiF₄，最后，產(chǎn)物離開(kāi)硅片表面被真空系統(tǒng)抽離反應(yīng)室，以尾氣形式排出

圖4.CF₄等離子體刻蝕硅的原理

      反應(yīng)離子刻蝕常用的特氣及其刻蝕對(duì)象如下表所示

反應(yīng)離子刻蝕是介于各向異性和各向同性之間的刻蝕方法，仍然存在側(cè)向掏蝕，在刻蝕深度比較大時(shí)，無(wú)法得到陡直的側(cè)壁和精確控制的線(xiàn)寬，此時(shí)需要采用深度反應(yīng)離子刻蝕，即通過(guò)調(diào)整射頻源和平板源對(duì)反應(yīng)離子的射頻功率和等離子密度進(jìn)行高縱橫比刻蝕。其原理如圖5所示,通過(guò)先通入SF₆氣體刻蝕，然后通入C₄F₈氣體進(jìn)行淀積形成一層聚合物薄膜，最后通過(guò)循環(huán)以上步驟以制備深寬比較大的結(jié)構(gòu)。

圖5. 深度反應(yīng)離子工藝步驟

在實(shí)際MEMS的制備過(guò)程中，往往需要通過(guò)器件的具體要求選擇合適的加工工藝，濕法腐蝕和干法腐蝕各具優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如何選擇需要工藝人員綜合考慮并進(jìn)行驗(yàn)證。