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薄膜js金沙所有网址制造工艺设备之离子刻蚀机

发布时间:2013-8-17??????发布人:泽天传感??????点击:

1、概述

随着半导体器件的发展,芯片图形精度越来越高,常规的湿法腐蚀由于难以避免的横向钻蚀,已不能满足高精度细线条图形刻蚀的要求,于是逐步发展了一系列干法刻蚀技术。应用较普遍的有等离子刻蚀、反应离子刻蚀、二极溅射刻蚀、离子束刻蚀(也称离子铣)。

等离子刻蚀是在湿法腐蚀技术基础上发展起来的,属于纯化学性腐蚀。这种方法腐蚀均匀性好、损伤小,缺点是各向刻蚀同性,对于1μm以下的细线条线宽损失明显。所以,在等离子刻蚀的基础上改进反应结构和接电方式,出现了反应离子刻蚀。该方法加快了纵向的腐蚀速度,具有各向异性的腐蚀特点。对于1μm以下的细线条的腐蚀线宽损失较小。以上两种腐蚀方法都离不开反应气体,刻蚀不同材料需要不同的反应气体及组分(反应气体一般是氯化物或氟化物),需要不同的激励方式和激励条件。对于很难找到合适反应气体的有些材料(如Pt),往往采用纯物理作用的二极溅射刻蚀或离子束刻蚀。二极溅射采用直流方法使气体分子电离,离子对基片轰击引起的损伤大,刻蚀速率低。而离子束刻蚀是一种由离子源提供离子,离子能量低、密度大,对基片损伤小,刻蚀速率快的先进加工方法。这种方法刻蚀的各向异性非常好、图形转移精度高,不用反应气体,工艺安全,工艺参数可控性好,是目前国内外广泛用户应用的一种精密细致的干法刻蚀方法。

制造薄膜js金沙所有网址的离子束刻蚀系统是一种能对固体材料表面进行纳米、微米量级加工的微加工设备,是在国外同类产品的基础上发展起来的新一代微加工设备。该设备可进行微结构图形的离子铣、材料表面的精密微抛光、微形或异形孔的加工、材料表面的微结构加工、材料减薄和原子级洁净处理等微细加工。该设备适用于各种超导材料、微光学器件、晶体材料等精密器件的离子铣、干法蚀刻、抛光、减薄以及现代微电子机械系统MEMS、集成电路、传感器、光电器件、红外器件、声光器件、声电器件、磁电器件、声表面波器件、微电子器件以及医用生物制品等精密微细蚀刻、减薄、抛光等加工,是一种多功能精密微细离子加工设备。该设备具有高分辨率、高精度几何图形转移能力,各向异性刻蚀,适用任何材料,是制造各种高精度器件的理想设备。

2、刻蚀设备的工作原理

离子束刻蚀是用离子轰击工件并把能量转换到工件表面,从表面移出一个或多个原子的一种加工方式。即从离子源把离子引入到真空室中,离子平行且被加速地照射到工件上,从工件表面移出原子。在理想情况下,一个离子从表面移出一个原子,而不干扰任何邻近的原子。

离子刻蚀机由真空加工室、离子束发生器、离子引出和加速系统、离子中和器、束流检测档板(快门)、真空系统、供气及其控制系统、电源装置、计算机控制系统等主要部件组成

3、设备的主要性能特点

①、系统由计算机控制,通过触摸屏操作,参数设置灵活,可控性好。

②、采用特别技术离子束产生器,能量精确可控,适用不同产品蚀刻、抛光、减薄等形式加工,产品加工均匀性好。

③、独特的栅网设计,保证束流的均匀性和稳定性,产品加工一致性和重复性好。

④、对材料无选择性,任何固体材料都可加工。

⑤、工件加工角度可在0°~90°之间任意变化。

⑥、6×10-6mbar无油超真空系统,保证系统在5×10-5~2×10-4 mbar的工作压力下稳定工作。

⑦、工艺安全,无污染。系统操作维护简单,运行成本低。

4、主要技术参数

①、离子束发生器:能量0~1200ev连续可调,束流0~120ma,出口束直径Φ120mm。   

②、综合工作台:单轴旋转10转/分,相对轴倾斜0~90°可调。工作台面直接水冷,台面直径Ф130mm。

③、真空系统:机械泵、分子泵、主阀、组合阀系统。

④、极限真空:5×10-6mbar。

⑤、送气系统:恒压送气,数字质量流量计精确控制。

⑥、离子束供电系统:精密恒流恒压电源。

⑦、快门挡板:计算机自动控制。

⑧、系统互锁:包括电子的、硬件的和气动安全互锁。

5、典型应用

离子束干法刻蚀对基片损伤小、刻蚀速率快、各向异性非常好、图形转移精度高、不用反应气体、工艺安全、工艺参数可控性好,是目前国内外广泛应用的一种精细刻蚀方法。该系统已成为微电子技术领域重要的加工设备之一,是力敏、温敏、气温、磁敏、湿敏等薄膜传感器和磁性器件、磁光波导、磁存贮器、金属异质结结构器件、太阳能电池、声表面波器件、高温超导器件等微纳器件的理想蚀刻、抛光、减薄设备。

6、结束语

离子束刻蚀对材料无选择性,在固定离子束入射角的情况下,刻蚀速率主要与被刻材料有关,并随离子束的能量和束流密度的增加而增加,离子束的能量和束流密度分别可调,所以工艺参数可控性好,容易得到较好的工艺均匀性和重复性;由于离子束刻蚀是各向异性腐蚀,所以图形转移精度高,细线条的线宽损失小;离子束刻蚀只用氩气,不用反应气体,工艺安全,对环境污染小,运转成本低,尤其适用于采用化学方法难以刻蚀的材料的刻蚀及精密的薄膜刻蚀。

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