干法刻蚀是微纳加工中最具挑战性的工艺环节之一。2024-2025年，随着国内高校在MEMS、化合物半导体、光电子器件等方向的研究深入，对高精度干法刻蚀设备的需求持续增长。与此同时，国产设备厂商的技术突破正在改变过去依赖进口的局面。
一、技术现状与瓶颈
ICP刻蚀的精度门槛
ICP（电感耦合等离子体）刻蚀设备的核心指标包括：
- 刻蚀速率均匀性：≤±3%（4英寸晶圆）
- 侧壁角度控制：88°-90°可调
- 深宽比能力：≥10:1（硅刻蚀）
- 损伤层厚度：≤5nm
这些指标在高校科研中往往是决定实验成败的关键。举例来说，贵州大学在GaN基功率器件研究中，ICP/RF功率参数（600W/300W）的微小调整就会直接影响纳米晶金刚石钝化层的质量。
NLD技术的优势区间
NLD（中性环放电）技术相比传统ICP在某些场景下表现更优：
| 参数 | ICP | NLD | |——|—–|—–| | 等离子体密度 | 高 | 更高 | | 电子温度 | 中等 | 低 | | 刻蚀损伤 | 较大 | 更小 | | 适用材料 | 广泛 | Si、石英、玻璃 |
对于LN/LT等压电材料加工，NLD的低电子温度特性可以显著减少晶格损伤，这在射频滤波器器件制备中至关重要。
二、高校应用痛点
设备选型困境
高校在采购干法刻蚀设备时面临几个现实问题：
预算限制：进口设备动辄数百万，国产设备在50-150万区间有竞争力，但工艺稳定性存疑。
工艺迁移成本：同一工艺在不同设备上需要重新开发，高校往往缺乏专业的工艺工程师。
维护能力不足：真空系统、射频电源、终点检测等模块的故障诊断需要专业培训。
释放刻蚀的特殊需求
XeF2释放刻蚀在MEMS器件中不可替代，但高校使用中存在以下问题：
- 气体安全：XeF2遇水产生HF，需要专门的尾气处理
- 成本控制：XeF2气体价格高昂，单次实验成本可观
- 工艺窗口：过度刻蚀会破坏结构，刻蚀不足则释放不完全
memsstar的Orbis系统在这方面做了改进，但高校的使用规范和安全培训仍需加强。
三、国产设备的机会
中微半导体（AMEC）2025年宣布ICP刻蚀精度达到0.1nm，这标志着国产设备在高端工艺上开始逼近国际一线水平。
对高校而言，这意味着：
- 设备采购成本有望下降20%-30%
- 本地化技术服务响应更快
- 工艺开发可以与设备厂商深度合作
但也要看到，高校的刻蚀工艺需求千差万别，标准化设备往往需要二次开发，这对厂商的定制化能力提出了更高要求。
四、未来趋势
异质材料刻蚀
随着GaN-on-Si、GaAs-on-Si等异质集成技术的发展，对选择性刻蚀的需求增加。如何在不损伤下层材料的前提下刻蚀上层材料，是一个技术难点。
原子层精度
下一代刻蚀技术（ALE，Atomic Layer Etching）可以实现单层原子级别的刻蚀控制，这对于量子器件、2D材料器件至关重要。目前国内高校在这方面的设备布局还比较少。
智能化工艺开发
AI辅助的工艺参数优化正在兴起。通过机器学习分析历史工艺数据，可以快速收敛到最优参数组合。这需要设备厂商开放更多数据接口。
结语
干法刻蚀设备的国产化正在加速，但高校的工艺能力建设同样重要。设备只是工具，真正的竞争力在于对工艺本质的理解和持续优化能力。
