聚焦離子束顯微鏡(FIB-SEM)材料分析

一、FIB設(shè)備型號(hào)：Zeiss Auriga Compact

聚焦離子束顯微鏡 (FIB-SEM)

聚焦離子束(FIB)與掃描電子顯微鏡(SEM)耦合成為FIB-SEM雙束系統(tǒng)后，通過結(jié)合相應(yīng)的氣體沉積裝置，納米操縱儀，各種探測(cè)器及可控的樣品臺(tái)等附件成為一個(gè)集微區(qū)成像、加工、分析、操縱于一體的分析儀器。其應(yīng)用范圍也已經(jīng)從半導(dǎo)體行業(yè)拓展至材料科學(xué)、生命科學(xué)和地質(zhì)學(xué)等眾多領(lǐng)域。為方便客戶對(duì)材料進(jìn)行深入的失效分析及研究，金鑒實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)推出Dual Beam FIB-SEM業(yè)務(wù)，并介紹Dual Beam FIB-SEM在材料科學(xué)領(lǐng)域的一些典型應(yīng)用，包括透射電鏡( TEM)樣品制備，材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析等。

金鑒實(shí)驗(yàn)室蔡司Zeiss Auriga Compact FIB-SEM技術(shù)參數(shù)：

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二、FIB設(shè)備型號(hào)：FEI Helios Nanolab 450S

用FIB切割樣品，然后用SEM對(duì)缺陷進(jìn)行定位和成像。

使用FIB可以切一樣品薄片厚度（30-50nm），取出以后，然后用帶有EDS/EELS探測(cè)器的TEM/STEM對(duì)其成像同時(shí)測(cè)量其化學(xué)性質(zhì)。

Helios NanoLab 450S是高通量、高分辨率TEM制樣、成像和分析的理想選擇。

其的可翻轉(zhuǎn)樣品臺(tái)和原位STEM探測(cè)器可以在幾秒鐘內(nèi)從制樣模式翻轉(zhuǎn)到樣品成像模式，且無(wú)需破真空或?qū)悠繁┞对诃h(huán)境中。

金鑒實(shí)驗(yàn)室FEI Helios Nanolab 450S FIB-SEM技術(shù)參數(shù)：

三、FIB設(shè)備型號(hào)：FEI Scios2

超高分辨率聚焦離子束掃描電子顯微鏡，可進(jìn)行高質(zhì)量樣品制備和3D表征。通過將Scios 2 DualBeam的技術(shù)創(chuàng)新與可選配的、易使用的、全面的 Thermo Scientific AutoTEM 4軟件以及賽默飛世爾科技的應(yīng)用知識(shí)相結(jié)合，可快速方便地制備用于多種材料的現(xiàn)場(chǎng)高分辨率 S/TEM樣品。

金鑒實(shí)驗(yàn)室FEI Scios2 FIB-SEM技術(shù)參數(shù)：

電子束分辨率，工作距離

? 在 30 keV (STEM) 下，為 0.7 nm

? 在 1 keV 下，為 1.4 nm

? 1 keV 時(shí)為 1.2 nm，配備電子束減速*

電子束參數(shù)空間

? 電子束電流范圍 ：1 pA - 400 nA

? 實(shí)際著陸能量范圍 ：20* eV - 30 keV

? 加速電壓范圍 ：200 V - 30 kV

靈活的5軸電動(dòng)載物臺(tái)

? XY 范圍 ：110 mm

? Z 范圍 ：65 mm

? 旋轉(zhuǎn) ：360?（無(wú)窮）

? 傾斜范圍 ：-15? 至 +90?

? XY 重復(fù)性 ：3 μm

四、聚焦離子束技術(shù)（FIB）注意事項(xiàng)：

（1）樣品大小5×5×1cm，當(dāng)樣品過大需切割取樣。

（2）樣品需導(dǎo)電，不導(dǎo)電樣品必須能噴金增加導(dǎo)電性。

（3）切割深度必須小于10微米。

五、金鑒實(shí)驗(yàn)室FIB-SEM技術(shù)及應(yīng)用：

1.FIB透射樣品制備流程

對(duì)比與傳統(tǒng)的電解雙噴，離子減薄方式制備TEM樣品，F(xiàn)IB可實(shí)現(xiàn)快速定點(diǎn)制樣，獲得高質(zhì)量TEM樣品。

樣品制備是T EM分析技 術(shù)中非常重要的一環(huán)，但由于 電子束的穿透力很弱，因此用 于TEM的樣品必須制備成厚度 約為0.1μm的超薄切片。要將 樣品切割成如此薄的切片，許 多情況下需要用到FIB(Focus Ion Beam，聚焦離子束) 進(jìn) 行TEM樣品的制備。

最終減薄TEM樣品結(jié)果：

2.材料微觀截面截取與觀察

SEM僅能觀察材料表面信息，聚焦離子束的加入可以對(duì)材料縱向加工觀察材料內(nèi)部形貌，通過對(duì)膜層內(nèi)部厚度監(jiān)控以及對(duì)缺陷失效分析改善產(chǎn)品工藝，從根部解決產(chǎn)品失效問題。

（1）FIB切割鍵合線

利用FIB對(duì)鍵合線進(jìn)行截面制樣，不僅可以觀察到截面晶格形貌，還可掌控鍍層結(jié)構(gòu)與厚度。

（2）FIB切割芯片金道

金鑒實(shí)驗(yàn)室FIB-SEM產(chǎn)品工藝異?；蛘{(diào)整后通過FIB獲取膜層剖面對(duì)各膜層檢查以及厚度的測(cè)量檢測(cè)工藝穩(wěn)定性。

（3）FIB切割支架鍍層

利用FIB切割支架鍍層，避免了傳統(tǒng)切片模式導(dǎo)致的金屬延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端，高分辨率的電鏡下，鍍層晶格形貌、內(nèi)部缺陷一覽無(wú)遺。

FIB-SEM掃描電鏡下觀察支架鍍層截面形貌，鍍層界限明顯、結(jié)構(gòu)及晶格形貌清晰，尺寸測(cè)量準(zhǔn)確。此款支架在常規(guī)鍍鎳層上方鍍銅，普通制樣方法極其容易忽略此層結(jié)構(gòu)，輕則造成判斷失誤，重則造成責(zé)任糾紛，經(jīng)濟(jì)損失！

FIB-SEM掃描電鏡下觀察支架鍍層截面形貌。此款支架在鍍銅層下方鍍有約30納米的鎳層，在FIB-SEM下依然清晰可測(cè)！內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基材或鍍層的晶格、鍍層缺陷清晰明了，給客戶和供應(yīng)商解決爭(zhēng)論焦點(diǎn)，減少?gòu)?fù)測(cè)次數(shù)與支出。

（4）FIB其他領(lǐng)域定點(diǎn)、圖形化切割

3. 誘導(dǎo)沉積材料

利用電子束或離子束將金屬有機(jī)氣體化合物分解，從而可在樣品的特定區(qū)域進(jìn)行材料沉積。本系統(tǒng)沉積的材料為Pt，沉積的圖形有點(diǎn)陣，直線等，利用系統(tǒng)沉積金屬材料的功能，可對(duì)器件電路進(jìn)行相應(yīng)的修改，更改電路功能。

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