离子束刻蚀技术
摘 要：
离子束刻蚀技术作为一种超精细加工工艺，是随着半导体器件向亚微米级、纳米级线宽方向不断发展而兴起的一门关键技术，在目前的半导体制造、微纳电子IC制造中占据重要地位。本文简要介绍了离子束刻蚀技术的发展历程，并阐述了其工作原理，对其一些具体应用进行举例说明，最后总结了离子束刻蚀技术的特点。
关键词： 离子束刻蚀技术； 超精细加工； 工作原理
- 离子束刻蚀技术的简介
自1948年发明晶体管，随后出现集成电路，直到整个六十年代的二十年里，半导体器件光刻工艺中对各种材料均采用不同的试剂进行腐蚀，惯称湿法腐蚀。然而，当器件集成度进入中规模，结构尺寸小于10 m时，惯用的湿法腐蚀由于毛细现象和各向同性的腐蚀性就难以保证精度和重复性，迫切需要寻找新的途径[1][1]。在这种背景下，离子束刻蚀技术应运而生。离子束刻蚀技术是从20世纪70年代起随着固体器件向亚微米级线宽方向发展而兴起的一种超精细加工技术，该技术属于干法刻蚀中的纯物理性刻蚀[2][2]。与湿法腐蚀相比，具有分辨率高、图形整齐、适用范围宽等优点而受到普遍重视。该技术近年来已经有很大的发展，不仅在集成电路、电子器件、电磁器件技术中普遍应用，而且在集成光学波导器件、微光学元件、光电子器件加工制造领域中得到普遍重视[3][3]。在实际的半导体生产工艺中，离子束刻蚀技术被广泛应用于超大规模集成电路、微波射频器件、MEMS器件、光电类器件的精细沟槽图形刻蚀，也被用于各种材料的表面减薄、抛光和高精度清洗工艺[4][4]。
- 离子束刻蚀设备的工作原理与结构组成
（一）离子束刻蚀设备的工作原理
离子束刻蚀技术是利用具有一定能量的离子轰击材料表面，使材料原子发生溅射，从而达到刻蚀的目的。工作原理是把氩、氪、氙之类的惰性气体充入离子源放电室，并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面，撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，纯属物理过程[5][5]。
（二）离子束刻蚀设备的结构组成
离子束刻蚀设备主要由以下几部分组成，分别为：真空室、离子源、工作台、真空抽气系统、供气系统、水冷系统、电源和电气系统等主要部分组成。
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