Hakuto 伯东离子刻蚀机 IBE 应用案例发布日期：2026-02-12

上海伯东 NS IBE 刻蚀机提供 CoFeB/MgO 磁性多层膜无损刻蚀方案

1. 应用背景与挑战

随着物联网、边缘计算和低功耗微控制器对非易失性存储器的性能要求不断提升，自旋转移力矩磁随机存储器（STT-MRAM）已成为替代嵌入式闪存的重要技术方向。

磁性隧道结（MTJ）图形化是 STT-MRAM 量产的核心工艺难点。采用传统反应离子刻蚀（RIE）对 CoFeB/MgO 磁性多层膜进行图形化时，反应性气体会对 MgO 势垒层造成化学损伤，导致器件隧穿磁阻性能显著下降。离子束刻蚀（IBE）因其纯物理溅射机制，被产业界公认为磁性存储器图形化的基准工艺方案。

上海伯东代理的日本 NS IBE 离子束刻蚀机支持多家领先芯片制造商完成 STT-MRAM 从研发到量产的工艺转移。

2. 工艺难点与 IBE 解决方案

工艺难点	传统 RIE 存在的问题	日本 NS IBE 解决方案	上海伯东设备对应技术优势
CoFeB/MgO 垂直 MTJ 刻蚀	反应性气体化学腐蚀导致 MgO 势垒层受损，磁阻性能下降	纯物理溅射刻蚀，无化学反应，保留磁性材料本征特性	干法物理蚀刻，纳米级精度，无化学损伤
侧壁再沉积控制	刻蚀副产物在侧壁重新沉积，易导致桥接短路	离子束角度精确控制，优化侧壁形貌，提升良率	离子束角度 ±90° 任意可调，满足垂直/倾斜刻蚀需求
关键尺寸均匀性	晶圆边缘刻蚀速率漂移，片内均匀性波动大	行星旋转载台 + 直接冷却系统，整片均匀性优异	刻蚀均匀性 ≤±5%（典型），部分材料可达 ≤±3%
量产吞吐量	单腔室工艺时间长，难以适配先进节点产线	20IBE-C 量产机型配置高密度离子源与快速上下料系统	20IBE-C 为日本 NS 专质量产机型，已验证 8 英寸/12英寸晶圆产线兼容性

3. 关键工艺参数与设备技术指标

上海伯东 Hakuto IBE 设备技术规格：

20 IBE-C

参数类别	具体参数	指标数据
适用工艺节点	逻辑/存储工艺	28nm 及以下先进节点
适用存储类型	磁性存储器	STT-MRAM 嵌入式/独立式
存储单元结构	MTJ 堆叠	垂直 MTJ（pMTJ），MgO/CoFeB 基多层膜
电性能保障	隧穿磁阻保留率	满足先进存储芯片对高TMR值的要求
可靠性水平	数据保持能力	满足车规/工规长寿命要求
缺陷控制能力	短路缺陷率	支持先进MRAM量产良率目标
刻蚀方法	核心图形化工艺	离子束刻蚀（IBE）
刻蚀均匀性	片内/片间均匀性	≤±3% ~ ±5%
载台类型	晶圆固定与冷却	干式载台（金属粉末掺杂橡胶卡盘），直接水冷
离子源	选配方案	美国 KRI 考夫曼离子源
真空系统	泵组配置	德国 Pfeiffer 涡轮分子泵
设备平台	适用机型	20IBE-C（量产型）

4. 产品应用：

20IBE-C 量产型离子束刻蚀机在 STT-MRAM 领域的关键应用：

a. 先进逻辑嵌入式存储器：支持 28nm 及以下逻辑工艺节点与 STT-MRAM 的无损集成，满足高性能、低功耗、高可靠性的嵌入式非易失存储需求

b. 独立式 MRAM 芯片：应用于车规级微控制器、工业控制芯片等领域，通过 IBE 工艺实现 MTJ 阵列的高均匀性、低缺陷图形化

c. 前沿自旋电子器件研发：10IBE 研发型设备广泛用于自旋振荡器、磁逻辑器件等下一代自旋电子学器件的原型验证

上海伯东 Hakuto IBE 设备的核心技术优势——干法物理刻蚀机制、宽范围离子束角度调节、行星旋转载台与高效冷却系统——与先进 MRAM 量产线对图形化设备的工艺要求高度匹配。

5. 结论

STT-MRAM 作为嵌入式存储与独立式存储的重要技术方向，其量产工艺对磁性多层膜图形化设备提出了严苛要求。

上海伯东代理的日本 NS 20IBE-C 离子束刻蚀机，凭借纯物理刻蚀、纳米级精度、优异均匀性与成熟量产平台等综合优势，已成为全球多家领先芯片制造商 STT-MRAM 产线的基准配置方案。

该应用案例充分证明：IBE 离子束刻蚀技术已从实验室研发阶段成功进入先进逻辑芯片与车规级存储器的规模化量产线，为磁性存储器、自旋电子器件的大规模制造提供了成熟、可靠、可复现的设备解决方案。

上海伯东是日本 NS 离子蚀刻机, 美国 KRI 考夫曼离子源, 德国 ph-instruments 磁悬浮转子真空计, 德国 普发 Pfeiffer 真空设备, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 HVA 真空阀门, 美国 Gel-pak 芯片包装盒,比利时原装进口 Europlasma 等离子表面处理机 , 和美国 Ambrell 感应加热设备 等进口知名品牌的指定代理商 .我们真诚期待与您的合作!

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