FIB聚焦離子束技術(shù)的詳解 |
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廣電計(jì)量可以做GJB150A全標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,AEC-Q-100認(rèn)證報(bào)告,AEC-Q-101認(rèn)證報(bào)告,AEC-Q-102認(rèn)證報(bào)告, AEC-Q-104認(rèn)證報(bào)告,AEC-Q-200認(rèn)證報(bào)告,元器件篩選,破壞性物理分析,NVH測(cè)試
廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司(股票簡(jiǎn)稱:廣電計(jì)量,股票代碼:002967)始建于1964年,是原信息產(chǎn)業(yè)部電子602計(jì)量站,經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展,現(xiàn)已成為一家全國(guó)化,、綜合性的國(guó)有第三方計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu),專注于為客戶提供計(jì)量,、檢測(cè),、認(rèn)證以及技術(shù)咨詢與培訓(xùn)等專業(yè)技術(shù)服務(wù),在計(jì)量校準(zhǔn),、可靠性與環(huán)境試驗(yàn),、電磁兼容檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)能力及業(yè)務(wù)規(guī)模處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)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(lái)發(fā)展起來(lái)的聚焦離子束(FIB)技術(shù)利用高強(qiáng)度聚焦離子束對(duì)材料進(jìn)行納米加工,配合掃描電鏡(SEM)等高倍數(shù)電子顯微鏡實(shí)時(shí)觀察,成為了納米級(jí)分析,、制造的主要方法.目前已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)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(zhì)為鎵(Gallium, Ga),因?yàn)殒壴鼐哂械腿埸c(diǎn)、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(cè)器、5-6軸向移動(dòng)的試片基座,、真空系統(tǒng),、抗振動(dòng)和磁場(chǎng)的裝置、電子控制面板,、和計(jì)算機(jī)等硬設(shè)備,外加電場(chǎng)于液相金屬離子源,可使液態(tài)鎵形成細(xì)小尖端,再加上負(fù)電場(chǎng)(Extractor) 牽引尖端的鎵,而導(dǎo)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(guò)一連串變化孔徑 (Automatic Variable Aperture, AVA)可決定離子束的大小,再經(jīng)過(guò)二次聚焦至試片表面,利用物理碰撞來(lái)達(dá)到切割之目的,結(jié)構(gòu)示意圖如下圖:
3.應(yīng)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(zhì)量,經(jīng)過(guò)加速聚焦后還可對(duì)材料和器件進(jìn)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(hào),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(dá)到5nm,比掃描電鏡稍低,但成像具有更真實(shí)反映材料表層詳細(xì)形貌的優(yōu)點(diǎn).
離子束蝕刻
高能聚焦離子束轟擊樣品時(shí),其動(dòng)能會(huì)傳遞給樣品中的原子分子,產(chǎn)生濺射效應(yīng),從而達(dá)到不斷蝕刻,即切割樣品的效果.其切割定位精度能達(dá)到5nm級(jí)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?、離子和自由基,這些活性基團(tuán)與樣品材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物是揮發(fā)性,當(dāng)脫離樣品表面時(shí)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(duì)樣品表面實(shí)施選擇性蝕刻.在集成電路修改方面有著重要應(yīng)用.
離子束沉積薄膜
利用離子束的能量激發(fā)化學(xué)反應(yīng)來(lái)沉積金屬材料和非金屬材料.通過(guò)氣體注入系統(tǒng)將一些金屬有機(jī)物氣體噴涂在樣品上需要沉積的區(qū)域,當(dāng)離子束聚焦在該區(qū)域時(shí),離子束能量使有機(jī)物發(fā)生分解,分解后的金屬固體成分被沉積下來(lái),而揮發(fā)性有機(jī)物成分被真空系統(tǒng)抽走.
離子注入
聚焦離子束的一個(gè)重要應(yīng)用時(shí)可以無(wú)掩模注入離子.掩模注入是半導(dǎo)體領(lǐng)域的一項(xiàng)基本操作技術(shù),利用聚焦離子束技術(shù)的精確定位和控制能力,就可以不用掩模板,直接在半導(dǎo)體材料和器件上特定的點(diǎn)或者區(qū)域進(jìn)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(yīng)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(guò)手工研磨和離子濺射減薄來(lái)制樣,不但費(fèi)時(shí)而且還無(wú)法精確定位.聚焦離子束在制作透射電鏡樣品時(shí),不但能精確定位,還能做到不污染和損傷樣品.
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