離子銑

離子銑，也稱為離子束刻蝕（IBE），是具有強方向性電漿的一種物理刻蝕機理。它能對小尺寸圖形產生各向異性刻蝕。

基本介紹

• 中文名：離子銑
• 外文名：Ion Beam Milling

電漿通常是由電感耦合RF源或微波源產生的。熱燈絲髮射快速運動的電子。氬原子通過擴散篩進入等離子腔體內。電磁場環繞電漿腔，磁場使電子在圓形軌道上運動，這種循環運動使得電子與氬原子產生多次碰撞，從而產生大量的正氬離子，正氬離子被從格柵電極的電漿源中引出並用一套校準的電極來形成高密度束流（圖1）。一個高壓加速格柵把離子能量加至2.5keV。

離子銑

圖1 離子束刻蝕機的原理

中和燈絲髮射電子與氬原子複合來防止矽片帶上正離子電荷。離子束刻蝕機在10-4托的低壓氬氣環境中工作，它的工作壓力低於通常的高密度電漿刻蝕的工作壓力。離子束刻蝕用於刻蝕金、鉑和銅等難刻蝕的材料。矽片可以傾斜以獲得不同的側壁形狀。一個限制離子束刻蝕機在半導體工藝中廣泛使用的主要問題是它的低選擇比（通常低於3:1）和低產能的刻蝕速率。

離子銑有兩個重要的優點：定向性和普適性。刻蝕的定向性是由於離子束中的離子是通過一個強垂直電場來加速的，反應室中的壓力很低，因此原子間的碰撞幾乎是完全是不可能的，結果，當原子撞擊晶圓片表面時其速度是近乎完全垂直的。因為它是與化學特性無關的，因此對任何材料都可做各向異性刻蝕。離子銑的第二個優點是它可以用來刻蝕各種不同類型的材料，包括很多化合物和合金材料，即便它們沒有適當的揮發性刻蝕生成物。靶的刻蝕速率由於材料不同所引起的變化一般不會超過三倍。因此，離子銑廣泛套用於製作YBaCuO、InAlGaAs以及其他三元化合物和四元化合物的材料體系中。