微電子制造中的FIB-SEM雙束系統(tǒng)：技術(shù)應(yīng)用與進(jìn)展

在微電子行業(yè)重要性

在微電子行業(yè)中，F(xiàn)IB-SEM雙束系統(tǒng)的應(yīng)用至關(guān)重要，它不僅涵蓋了芯片樣品的精密切割，還包括對(duì)工藝缺陷的深入分析和器件結(jié)構(gòu)的細(xì)致表征。這一系統(tǒng)以其卓越的性能，極大地促進(jìn)了科研人員和工程師對(duì)微電子器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能的深入理解，為新型器件的設(shè)計(jì)和制造提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。金鑒實(shí)驗(yàn)室具備先進(jìn)的設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，能夠提供高質(zhì)量的FIB-SEM雙束測(cè)試服務(wù)，助力科研人員和工程師對(duì)微電子器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能的深入理解。

系統(tǒng)功能與技術(shù)結(jié)合

FIB-SEM雙束系統(tǒng)結(jié)合了聚焦離子束（FIB）和掃描電子顯微鏡（SEM）的功能，使得在微加工過(guò)程中，SEM能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控FIB的操作，實(shí)現(xiàn)了高分辨率電子束成像與精細(xì)離子束加工的完美結(jié)合。FIB技術(shù)通過(guò)加速并聚焦液態(tài)金屬離子源產(chǎn)生的離子束于樣品表面，生成二次電子信號(hào)以形成電子圖像，或者利用高電流離子束在樣品表面進(jìn)行蝕刻和微納結(jié)構(gòu)加工。這一過(guò)程通常結(jié)合物理濺射和化學(xué)氣體反應(yīng)，以選擇性地蝕刻或沉積金屬和絕緣層。金鑒實(shí)驗(yàn)室的FIB-SEM雙束測(cè)試技術(shù)，確保了高分辨率電子束成像與精細(xì)離子束加工的完美結(jié)合，為客戶提供精準(zhǔn)的樣品分析和高效的工藝改進(jìn)方案。

典型FIB-SEM雙束設(shè)備內(nèi)部示意圖

微電子領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例

FIB技術(shù)能夠精確地揭示器件特定微小區(qū)域的截面，生成高分辨率的清晰圖像，不受加工材料的限制，并且能夠在蝕刻的同時(shí)，利用SEM進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。這種截面分析是FIB技術(shù)最普遍的應(yīng)用之一，其刻蝕斷面的定位精度極高，且在整個(gè)制樣過(guò)程中，樣品受到的應(yīng)力較小，保證了斷面的完整性。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)制作并觀測(cè)的芯片斷面圖

透射電子顯微鏡（TEM）因其極高的分辨率，對(duì)樣品制備有著嚴(yán)格的要求，通常需要樣品厚度小于100nm才能被電子束穿透以進(jìn)行觀測(cè)。FIB的精密加工特性使其成為制備TEM樣品的理想工具。制備過(guò)程包括在電子束下定位樣品，鍍上Pt保護(hù)層，挖開(kāi)樣品前后部分形成薄片，用Easylift針提取并放置在銅網(wǎng)上，最后通過(guò)離子束減薄至100nm以下。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)制備TEM樣品的過(guò)程

芯片制造中的線路修補(bǔ)

在芯片制造中，當(dāng)流片得到的樣品未能達(dá)到預(yù)期功能時(shí)，F(xiàn)IB的高精度蝕刻和沉積功能可以用來(lái)修改線路連接，大大縮短反饋周期并節(jié)省成本。GIS輔助功能在線路修補(bǔ)中尤為重要，合適的輔助氣體可以提高修補(bǔ)效率和成功率。

線路修補(bǔ)的難點(diǎn)與解決方案

金鑒實(shí)驗(yàn)室擁有先進(jìn)的FIB-SEM設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試服務(wù)，為您的研究或產(chǎn)品質(zhì)量控制提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。線路修補(bǔ)的難點(diǎn)在于制定修補(bǔ)計(jì)劃和精確的定位、刻蝕。任何定位或刻蝕的偏差都可能增加失敗的風(fēng)險(xiǎn)。使用CAD工具可以幫助解決定位問(wèn)題，減少對(duì)非操作點(diǎn)金屬線的損害。在線路修補(bǔ)的最后階段，需要使用IEE氣體清洗操作框外的Pt，以避免不必要的金屬互聯(lián)導(dǎo)致短路。在進(jìn)行小間距高要求的線路修改時(shí)，W材料因其較小的擴(kuò)散范圍和易清洗性，常被選作金屬層沉積材料。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)線路修補(bǔ)圖

線修補(bǔ)的挑戰(zhàn)與成功率

一個(gè)完整的線路修補(bǔ)工程可能涉及大量的連接和切割，工程量巨大，而線路間刻蝕的容錯(cuò)率僅為數(shù)百納米，任何單根金屬線的刻蝕問(wèn)題都可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的失敗。因此，線路修補(bǔ)的成功率通常較低，只有30%-50%。這要求操作者對(duì)芯片操作點(diǎn)位置有深入了解，熟練掌握FIB操作方法，并具備敏銳的觀察力和足夠的耐心，以提高成功率。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)的未來(lái)展望

FIB-SEM雙束系統(tǒng)的應(yīng)用不僅限于上述領(lǐng)域，它還在材料科學(xué)、生命科學(xué)和納米技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，F(xiàn)IB-SEM雙束系統(tǒng)的功能和應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，金鑒實(shí)驗(yàn)室致力于在這一領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，提供更高效、更精準(zhǔn)的FIB-SEM雙束測(cè)試服務(wù)，為微電子行業(yè)的持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。