离子束铣削 / 刻蚀(IBE)是微纳加工领域重要的物理刻蚀工艺,对磁性材料、贵金属及各类难刻蚀材料具备优异加工适配性。本报告结合 NS‑20IBE 量产型离子束刻蚀系统,围绕某重点实验室微纳器件平台的设备导入项目,阐述设备技术特性、平台应用环境、业务匹配场景,同时说明该设备在光子集成、MEMS、先进封装等方向的工艺价值。报告全部技术特性均来源于设备原厂样本资料,无杜撰技术参数。
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NS‑IBE 系列离子束铣削刻蚀系统分为研发型 10IBE,量产型 20IBE‑C、20IBE‑J。本次项目导入机型为20IBE 量产系列,面向研发与小批量生产定制化需求。该工艺适合加工磁性材料(Fe、Ni、Co 及其合金),以及 Ti、Ta、Pt、Ir、Ru、W、Au 及其化合物等传统工艺难以刻蚀的材料,是微纳器件研发的关键物理刻蚀装备。
a. 优异的刻蚀均匀性;
b. 刻蚀工艺条件灵活可调;
c. 基板高效冷却系统;
d. 基板无需油脂进行夹持固定;
e. 支持多种尺寸基板加工;
f. 可选项配置刻蚀终点检测器。
薄膜磁头、自旋电子器件、MR 传感器、MEMS、射频器件、光学元器件、超导器件等微纳结构加工。
本次设备落地于国内前沿材料类重点实验室,实验室设置四大研究方向,其中电子信息材料与器件方向与 IBE 工艺高度相关。
a. 电子信息材料与器件:光子集成芯片、薄膜铌酸锂 LNOI、CPO 共封装光学、MEMS、压电薄膜、异构集成、TSV/TGV、MicroLED,IBE 离子束刻蚀为本板块核心微纳加工工艺。
b. 新能源材料
c. 先进功能 / 结构材料
d. 前沿材料、智能制造与高端装备
该微纳平台配置 6 英寸研发产线与 8 英寸验证产线,共计 165 台套高端微纳设备,平台面向外部开放,承接委托工艺开发、设备验证、联合研发项目。 完整工艺链条覆盖光刻、ICP、RIE、IBE 离子束刻蚀、薄膜沉积、键合、减薄、CMP、SEM/AFM 全套微纳加工与表征设备。
平台已配置同大类离子束修形设备,用于 MEMS、BAW 滤波器薄膜修刻;内部组建专职 IBE 离子束物理刻蚀工艺开发团队,沉淀异构集成 PDK、光子集成 PDK、MicroLED PDK 三套工艺设计套件。 平台 IBE 典型应用场景包含:LNOI 光子芯片、MEMS 传感器、声学滤波器、微纳光栅、先进封装中介层。
实验室下属光电 MEMS 研究中心,聚焦光电 MEMS、传感器、激光微纳加工,团队规模 40 人以上,配套独立微纳加工设备资源,研究场景与 IBE 离子束刻蚀的加工能力高度匹配,是 20IBE 设备重要使用输出单元。
该 NS‑IBE 设备,由实验室项目负责人基于海外长期使用经验推荐引进。项目工作内容包含设备现场安装、整机调试、操作与工艺培训;本次为平台首台该系列设备,平台存在后续新增机台的潜在需求。
a. 材料加工能力匹配:20IBE 擅长贵金属、硬质难刻蚀材料、磁性材料物理刻蚀,刚好对应平台 LNOI 光子芯片、声学滤波器、MEMS 传感器大量贵金属、压电薄膜的加工需求,弥补 ICP、RIE 化学刻蚀对部分惰性金属加工能力不足的短板。
b. 工艺灵活性匹配:设备工艺条件可调范围大,搭配基板冷却系统、无油脂夹持,适配实验室多品类样品、多规格基板的研发试验,可支撑 PDK 工艺迭代、委托工艺开发工作。
c. 平台生态协同:平台已有 IBE 工艺团队、配套表征设备、三套 PDK 资源,可快速完成 20IBE 的工艺开发验证,对外输出微纳加工服务;光电 MEMS 中心的传感器、光栅开发需求,可直接落地在本台设备开展实验。
d. 机型定位适配:20IBE 属于量产机型,既可以支撑前沿科研开发,未来也具备承接小批量工艺验证的能力,兼顾研发与预量产双重需求。
NS‑20IBE 落地该微纳平台后,将完善平台离子束物理刻蚀工艺能力,支撑薄膜铌酸锂光子芯片、MEMS 声学器件、MicroLED、先进封装中介层等项目的工艺开发。依托平台对外开放机制,设备除支撑实验室内部课题之外,还可面向行业提供工艺验证、联合开发。结合平台未来业务拓展,存在后续扩充 IBE 机台的可能性。