FIB-SEM的原理与结构
FIB-SEM的工作原理通过电透镜将液态金属离子源产生的离子束加速并聚焦,作用于样品表面,实现纳米级的铣削、沉积和成像。而SEM则利用电子枪发射的电子束,经电磁透镜聚焦后与样品相互作用,产生二次电子和背散射电子等信号,揭示样品的形貌、成分和晶体结构。这种结合使得FIB-SEM能够在加工过程中实时监控样品的变化,实现“观察-加工-分析”的全链条操作。
FIB-SEM技术的优势
样品要求与制备
FIB-SEM的处理手段
透射薄片的孔洞或脱落问题:透射薄片在减薄过程中出现孔洞或部分脱落是正常现象,只要存在足够薄的区域即可满足透射拍摄需求。
制样注意事项:需确定样品成分是否导电,导电性差的样品需喷金;明确FIB制样的目的,如截面观察是用于SEM还是TEM,TEM样品的减薄厚度需更薄;选择合适的切割或取样位置,确保材料耐高压。
样品导电性的必要性:由于FIB-SEM在SEM电镜下操作,需要清晰观察样品形貌,因此导电性良好是精准制样的关键。
FIB-SEM的应用范围:FIB-SEM可用于制备微米级样品截面,进行SEM和能谱测试,也可制备满足透射电镜要求的TEM截面样品。
FIB-SEM的应用领域
为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究,具备Dual Beam FIB-SEM业务,包括透射电镜( TEM)样品制备,材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。FIB-SEM可用于观察金属、陶瓷、半导体等材料的内部结构,从纳米到微米尺度都能清晰呈现。例如,分析集成电路内部的超细电路结构、金属合金中的相分布以及新型陶瓷材料的内部缺陷。
案例展示
1.材料微观截面截取与观察
SEM仅能观察材料表面信息,聚焦离子束的加入可以对材料纵向加工观察材料内部形貌,通过对膜层内部厚度监控以及对缺陷失效分析改善产品工艺,从根部解决产品失效问题。
(1)FIB切割键合线
利用FIB对键合线进行截面制样,不仅可以观察到截面晶格形貌,还可掌控镀层结构与厚度。
(2)FIB切割芯片金道
FIB-SEM产品工艺异常或调整后通过FIB获取膜层剖面对各膜层检查以及厚度的测量检测工艺稳定性。
(3)FIB切割支架镀层
利用FIB切割支架镀层,避免了传统切片模式导致的金属延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端,高分辨率的电镜下,镀层晶格形貌、内部缺陷一览无遗。
FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌,镀层界限明显、结构及晶格形貌清晰,尺寸测量准确。此款支架在常规镀镍层上方镀铜,普通制样方法极其容易忽略此层结构,轻则造成判断失误,重则造成责任纠纷,经济损失!
FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌。此款支架在镀铜层下方镀有约30纳米的镍层,在FIB-SEM下依然清晰可测!内部结构、基材或镀层的晶格、镀层缺陷清晰明了,给客户和供应商解决争论焦点,减少复测次数与支出。
(4)FIB其他领域定点、图形化切割
2.诱导沉积材料
利用电子束或离子束将金属有机气体化合物分解,从而可在样品的特定区域进行材料沉积。本系统沉积的材料为Pt,沉积的图形有点阵,直线等,利用系统沉积金属材料的功能,可对器件电路进行相应的修改,更改电路功能。
结语


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