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FIB-SEM案例分析

1、微纳结构加工

 FIB系统无需掩膜版,可以直接刻出或者在GIS系统下沉积出所需图形,利用FIB系统已经可以制备微纳米尺度的复杂的功能性结构,包括纳米量子电子器件,亚波长光学结构,表面等离激元器件,光子晶体结构等。通过合理的方法不仅可以实现二维平面图形结构,甚至可以实现复杂三维结构图形的制备。

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2、截面分析

利用FIB溅射刻蚀功能可定点切割试样并观测横截面(cross-section)来表征截面形貌尺寸,还可配备与元素分析(EDS)等相结合的体系来分析截面成分。普遍应用于芯片, LED等失效分析方面,普通IC芯片在加工时存在问题,采用FIB可迅速定点地分析缺陷产生的原因并改进工艺流程,FIB系统已成为当代集成电路工艺线必不可少的设备。

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3、TEM样品制备

TEM样品制备可分为非提取法和提取法。非提取法是在经过预减薄的样品上,通过对感兴趣区域进行定点FIB加工以制取电子透明的观测区,如下图所示。

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采用提取法提取TEM样品时,最终减薄工艺流程与能否获得优质TEM照片有直接联系。若将抽取的试样整体变薄易产生试样弯曲问题。并且利用能增强试样自支撑性H型或者X型对试样进行减薄,可以避免试样弯曲问题。下图是用H型减薄方法制备TEM样品SEM照片。

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4、三维原子探针样品制备

对原子探针样品的制备要求与TEM 薄片样品很接近方法也类似。首先选取感兴趣的取样位置,在两边挖V 型槽,将底部切开后,再用纳米机械手将样品取出。转移到固定样品支座上,用Pt 焊接并从大块样品切断。连续从外到内切除外围部分形成尖锐的针尖。最后将样品用离子束低电压进行最终抛光,消除非晶层,和离子注入较多的区域。

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5、芯片修补与线路修改

利用FIB中溅射功能可以切断某处连线,也可以利用它的沉积功能可以把某地原先没有连接到的地方连接到一起,这样就可以改变线路连线的方向,可以发现,诊断出线路中存在的误差,并能直接对芯片中的误差进行校正,减少研发成本并加快研发进程,由于它可以免去原形制备及掩模变更所需时间及成本。

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6、三维重构分析

三维重构分析目的主要是依靠软件控制FIB逐层切割和SEM成像交替进行,最后通过软件进行三维重构。FIB三维重构技术与EDS有效结合使得研究人员能够在三维空间对材料的结构形貌以及成分等信息进行表征;和EBSD结合可对多晶体材料进行空间状态下的结构、取向、晶粒形貌、大小、分布等信息进行表征。

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