FIB聚焦離子束技術的詳解 |
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廣電計量可以做GJB150A全標準測試,AEC-Q-100認證報告,AEC-Q-101認證報告,AEC-Q-102認證報告, AEC-Q-104認證報告,AEC-Q-200認證報告,元器件篩選,破壞性物理分析,NVH測試
廣州廣電計量檢測股份有限公司(股票簡稱:廣電計量,股票代碼:002967)始建于1964年,是原信息產(chǎn)業(yè)部電子602計量站,經(jīng)過50余年的發(fā)展,現(xiàn)已成為一家全國化,、綜合性的國有第三方計量檢測機構,專注于為客戶提供計量,、檢測,、認證以及技術咨詢與培訓等專業(yè)技術服務,在計量校準,、可靠性與環(huán)境試驗,、電磁兼容檢測等多個領域的技術能力及業(yè)務規(guī)模處于國內領先水平.
隨著納米科技的發(fā)展,納米尺度制造業(yè)發(fā)展迅速,而納米加工就是納米制造業(yè)的核心部分,納米加工的代表性方法就是聚焦離子束.近年來發(fā)展起來的聚焦離子束(FIB)技術利用高強度聚焦離子束對材料進行納米加工,配合掃描電鏡(SEM)等高倍數(shù)電子顯微鏡實時觀察,成為了納米級分析,、制造的主要方法.目前已廣泛應用于半導體集成電路修改,、切割和故障分析等.
2.原理
聚焦離子束(Focused Ion beam, FIB)的系統(tǒng)是利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割儀器,目前商用系統(tǒng)的離子束為液相金屬離子源(Liquid metal Ion Source,LMIS),金屬材質為鎵(Gallium, Ga),因為鎵元素具有低熔點,、低蒸氣壓、及良好的抗氧化力;典型的離子束顯微鏡包括液相金屬離子源,、電透鏡,、掃描電極、二次粒子偵測器,、5-6軸向移動的試片基座,、真空系統(tǒng)、抗振動和磁場的裝置、電子控制面板,、和計算機等硬設備,外加電場于液相金屬離子源,可使液態(tài)鎵形成細小尖端,再加上負電場(Extractor) 牽引尖端的鎵,而導出鎵離子束,在一般工作電壓下,尖端電流密度約為1埃10-8 Amp/cm2,以電透鏡聚焦,經(jīng)過一連串變化孔徑 (Automatic Variable Aperture, AVA)可決定離子束的大小,再經(jīng)過二次聚焦至試片表面,利用物理碰撞來達到切割之目的,結構示意圖如下圖:
3.應用
聚焦離子束系統(tǒng)除了具有電子成像功能外,由于離子具有較大的質量,經(jīng)過加速聚焦后還可對材料和器件進行蝕刻,、沉積、離子注入等加工.
離子束成像
聚焦離子束轟擊樣品表面,激發(fā)二次電子,、中性原子,、二次離子和光子等,收集這些信號,經(jīng)處理顯示樣品的表面形貌.目前聚焦離子束系統(tǒng)成像分辨率已達到5nm,比掃描電鏡稍低,但成像具有更真實反映材料表層詳細形貌的優(yōu)點.
離子束蝕刻
高能聚焦離子束轟擊樣品時,其動能會傳遞給樣品中的原子分子,產(chǎn)生濺射效應,從而達到不斷蝕刻,即切割樣品的效果.其切割定位精度能達到5nm級別,具有超高的切割精度.
使用高能了離子束將不活潑的鹵化物氣體分子變?yōu)榛钚栽印㈦x子和自由基,這些活性基團與樣品材料發(fā)生化學反應后的產(chǎn)物是揮發(fā)性,當脫離樣品表面時立刻被真空系統(tǒng)抽走.這些腐蝕氣體本身不與樣品材料發(fā)生作用,由由離子束將其離解后,才具有活性,這樣便可以對樣品表面實施選擇性蝕刻.在集成電路修改方面有著重要應用.
離子束沉積薄膜
利用離子束的能量激發(fā)化學反應來沉積金屬材料和非金屬材料.通過氣體注入系統(tǒng)將一些金屬有機物氣體噴涂在樣品上需要沉積的區(qū)域,當離子束聚焦在該區(qū)域時,離子束能量使有機物發(fā)生分解,分解后的金屬固體成分被沉積下來,而揮發(fā)性有機物成分被真空系統(tǒng)抽走.
離子注入
聚焦離子束的一個重要應用時可以無掩模注入離子.掩模注入是半導體領域的一項基本操作技術,利用聚焦離子束技術的精確定位和控制能力,就可以不用掩模板,直接在半導體材料和器件上特定的點或者區(qū)域進行離子注入,精確控制注入的深度和廣度.
透射電鏡樣品制備
透射電鏡的樣品-條件是透射電鏡應用的一大難題,通常透射電鏡的樣品厚度需控制在微米以下.傳統(tǒng)方法是通過手工研磨和離子濺射減薄來制樣,不但費時而且還無法精確定位.聚焦離子束在制作透射電鏡樣品時,不但能精確定位,還能做到不污染和損傷樣品.
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