聚焦离子束(FIB)技术类似于聚焦电子束技术,其主要不同是用离子源代替电子源,用离子光学系统代替电子光学系统。
FIB系统以镓或铟为离子源,在离子束流较小时作为扫描离子显微镜,其原理与之相似。当离子束流比较大时,可以对靶材料进行部分去除与淀积,作为芯片电路修改与部分剖切面。
聚焦式离子束系统利用静电透镜将Ca(镓)元素离子离子化成Ca+,并将离子束聚焦成非常小的尺寸,聚焦于材料的表面,根据不同的束流强度通入不同的辅助气体,对微电路进行加工、修复等,并可对三维纳米精度的物体进行制备加工。用聚焦离子束生成大量离子并采用溅射刻蚀或者辅助气体溅射刻蚀等方法制备剖面,其深度与宽度可以由缺陷大小决定。首先利用大束流条件对阶梯剖面进行刻蚀,这一步骤通常需10~15min。
为了节省加工时间,在刻蚀过程中可以采用辅助气体增强刻蚀,以大大缩短加工时间。在大量材料被刻蚀掉以后,用适中的离子束流(250-500pa)对剖面进行精细加工,把表面清理干净。此后在用小束流(28pa)抛光处理剖面。轮廓打磨后,将试样倾斜52°,用FIB的最小束流对轮廓进行扫描,利用二次电子或二次离子成像技术对轮廓缺陷进行分析。
聚焦离子束(FIB)应用领域有哪些
聚焦离子束剖面制样技术可用于元器件失效分析、生产线工艺异常分析、IC 工艺监控(如光刻胶的切割)等。分析失效电路是否存在设计错误或者制作缺陷,分析造成电路制作低成品率原因以及研究改进电路制造过程控制等,并在疑似问题器件部位做出阶梯式剖面以观察和分析缺陷。
聚焦离子束(FIB) 的特点
FIB利用高强度聚焦离子束对材料进行纳米加工,配合扫描电镜(SEM)等高倍数电子显微镜实时观察,成为了纳米级分析、制造的主要方法。
目前已广泛应用于半导体集成电路修改、离子注入、切割和故障分析等。
聚焦离子束(FIB) 应用介绍
(1) 在IC生产工艺中,发现微区电路蚀刻有错误,可利用FIB的切割,断开原来的电路,再使用定区域喷金,搭接到其他电路上,实现电路修改,最高精度可达5nm。
(2) 产品表面有异物,腐蚀和氧化等微纳米级缺陷需要对缺陷和基材之间的界面进行观测,使用FIB可对其进行精确定位切割并在缺陷处制备截面样品,然后通过SEM对其进行界面观测。
(3) 微米级大小试样,经表面处理后成膜,需观察其组织,与基材结合情况,可用FIB裁切制样后用SEM进行观测。
(4) FIB制备透射电镜超薄样,利用FIB精确的定位性对样品进行减薄,可以制备出厚度100nm左右的超薄样品。