自偏壓是指施加射頻(RF)功率產生電漿時,在電極或晶圓上自然產生的負直流電壓,其值以Vdc(直流偏壓)表示。即使不從外部施加直流電壓,射頻電極上也會產生負電位,使電漿中的正離子朝電極上的晶圓加速。
產生自偏壓的原因,在於電子與離子的移動難易度差異很大。射頻電極是經由不讓直流通過的電容(阻隔電容,blocking capacitor)連接到電源。在射頻的1個週期中,電極為正的短暫時間內有大量輕的電子流入,為負的時間內只有少量重的離子流入。在電流進出達到平衡之前,電極會持續累積負電荷,平均而言產生負的直流電位。此外,在平行板型(CCP)中,面積較小的電極會產生較大的自偏壓,因此會使承載晶圓的電極比接地的腔體壁小,讓離子有效率地撞擊晶圓。
入射晶圓的離子能量,大致由電漿電位與自偏壓的差決定,影響反應性離子蝕刻(RIE)的非等向性、蝕刻速率,以及對底層的損傷。在平行板型中,提高射頻功率會使電漿密度與自偏壓同時改變;但在感應耦合型(ICP)等設備中,將產生電漿的電源與晶圓側的偏壓電源分開,就能獨立控制電漿密度與離子能量。Vdc在設備中持續受到監控,其數值變化也可作為了解腔體內壁狀態與零組件消耗的線索。