【刻蚀】离子铣 Ion Beam Milling

　　离子铣，也称为离子束刻蚀（IBE），是具有强方向性等离子体的一种物理刻蚀机理。它能对小尺寸图形产生各向异性刻蚀。等离子体通常是由电感耦合RF源或微波源产生的。热灯丝发射快速运动的电子。氩原子通过扩散筛进入等离子腔体内。电磁场环绕等离子体腔，磁场使电子在圆形轨道上运动，这种循环运动使得电子与氩原子产生多次碰撞，从而产生大量的正氩离子，正氩离子被从格栅电极的等离子体源中引出并用一套校准的电极来形成高密度束流（图1）。一个高压加速格栅把离子能量加至2.5keV[1]。

图1 离子束刻蚀机的原理

　 　中和灯丝发射电子与氩原子复合来防止硅片带上正离子电荷。离子束刻蚀机在10-4托的低压氩气环境中工作，它的工作压力低于通常的高密度等离子体刻蚀的工作压力。离子束刻蚀用于刻蚀金、铂和铜等难刻蚀的材料。硅片可以倾斜以获得不同的侧壁形状。一个限制离子束刻蚀机在半导体工艺中广泛使用的主要问题是它的低选择比（通常低于3:1）和低产能的刻蚀速率[1]。

　 　离子铣有两个重要的优点：定向性和普适性。刻蚀的定向性是由于离子束中的离子是通过一个强垂直电场来加速的，反应室中的压力很低，因此原子间的碰撞几乎是完全是不可能的，结果，当原子撞击晶圆片表面时其速度是近乎完全垂直的。因为它是与化学特性无关的，因此对任何材料都可做各向异性刻蚀。离子铣的第二个优点是它可以用来刻蚀各种不同类型的材料，包括很多化合物和合金材料，即便它们没有适当的挥发性刻蚀生成物。靶的刻蚀速率由于材料不同所引起的变化一般不会超过三倍。因此，离子铣广泛应用于制作YBaCuO、InAlGaAs以及其他三元化合物和四元化合物的材料体系中[2]。

参考文献：

[1] Michael Quirk. Julian Serda．半导体制造技术．北京：电子工业出版社，2015.6：417-417

[2]斯蒂芬 A·坎贝尔．微纳尺度制造工程．北京：电子工业出版社，2011.6：296-296