由于濕法腐蝕過程中需要使用大量的化學(xué)藥品，會對環(huán)境產(chǎn)生污染，并且其只適合較粗的線寬（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)生需要上萬攝氏度的高溫，而人工等離子體主要通過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、不受電場的加速作用）與被刻蝕對象發(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，這種刻蝕沒有離子損傷問題，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)用越來越受到限制，一般用于特征形貌沒有要求的去膠工藝，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)，無法得到陡直的側(cè)壁和精確控制的線寬，此時(shí)需要采用深度反應(yīng)離子刻蝕，即通過調(diào)整射頻源和平板源對反應(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的制備過程中，往往需要通過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。