离子束刻蚀(Ion Beam Etching, IBE)利用高能离子流(通常是惰性气体离子,如Ar⁺)轰击材料表面,通过动量传递将材料原子或分子从表面溅射剥离,从而实现图案化刻蚀。
离子束刻蚀系统可以进行材料表面处理、形貌修饰、损伤去除,是微纳加工必备的加工手段。尤其在金属刻蚀和光电类材料刻蚀。广泛应用于副产物非挥发材料,光电材料的打开、材料表面处理和改性等应用。基于离子束刻蚀原理,通过物理轰击的方式去除被刻蚀材料,能够用于刻蚀磁性材料及难挥发的金属材料如Au,Ag,Pt,Ni等。
半导体制造:高精度硅刻蚀、化合物半导体(GaAs、InP)器件加工。
光电子器件:激光光栅、光纤耦合器的微纳结构制备。
MEMS/NEMS:微传感器、微执行器的三维结构成型。
适用于6/8英寸及以下(包含不规则形状)晶圆和样品的垂直和倾斜刻蚀。无加工材料限制,可刻蚀硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅、金刚石、铌酸锂、金属、金属氧化物和超导等材料。
集成化设计和供应链成熟协调,系统运行稳定,成熟度高;
占地面积小,维护方便,可多腔体联用;
载台设计有液冷和背He冷却系统,测温热偶实时测量基片温度变化情况,闭环控制,调整算法融入整体热模型,改善温度控制响应速度和控制精度。
可升级为反应离子束刻蚀(RIBE),耦合物理溅射与化学刻蚀的过程。
离子能量与束流密度:决定物理溅射贡献,影响刻蚀各向异性;
反应气体比例:调节化学反应速率;
衬底温度:控制化学反应平衡(温度升高通常加速挥发性产物脱附)。
RIBE凭借高精度和材料普适性,广泛应用于高端半导体、光电子器件和MEMS领域
RIBE主要应用场景:
1.半导体芯片制造
化合物半导体器件:GaN HEMT功率器件的栅极刻蚀、InP光电器件的光波导刻蚀。
2.光电子与光子器件
激光二极管(LD):量子阱结构刻蚀
光子晶体:亚微米周期结构刻蚀
3.MEMS与微纳传感器
高精度结构加工:如压力传感器的SiN薄膜刻蚀