雙束系統(tǒng)（FIB-SEM）在微電子行業(yè)的應(yīng)用探索

微電子技術(shù)的全能利器

FIB-SEM雙束系統(tǒng)結(jié)合了聚焦離子束（FIB）與掃描電子顯微鏡（SEM）的雙重功能，代表了高端技術(shù)裝備的最新發(fā)展。該系統(tǒng)將電子束的高分辨率成像與離子束的精細(xì)加工能力合二為一，使科研人員和工程師能夠深入探索微電子器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能，為創(chuàng)新器件的研發(fā)和制造提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。

FIB-SEM雙束設(shè)備實物圖

FIB-SEM雙束設(shè)備內(nèi)部示意圖

FIB-SEM雙束系統(tǒng)的核心優(yōu)勢在于其能夠同時執(zhí)行FIB和SEM的操作。金鑒實驗室的系統(tǒng)能夠在FIB微加工過程中實現(xiàn)SEM的實時監(jiān)控，整合了電子束的高分辨率成像和離子束的精確加工能力。FIB技術(shù)通過物理濺射和化學(xué)氣體反應(yīng)，有選擇性地進(jìn)行蝕刻或沉積金屬和絕緣材料，而SEM則提供清晰的圖像，便于進(jìn)行觀察和分析。

1.高精度截面分析技術(shù)

金鑒實驗室利用FIB技術(shù)，能夠精確地觀察器件的特定微觀區(qū)域的截面，生成高清晰度的圖像。這項技術(shù)不受材料的限制，并且在蝕刻過程中可以實時使用SEM進(jìn)行監(jiān)控。截面分析是FIB技術(shù)的一項常見應(yīng)用，其刻蝕的精確度極高，整個制樣過程中試樣受到的應(yīng)力較小，確保了截面的完整性。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)制作并觀測的芯片斷面圖

2.TEM樣品制備的精細(xì)工藝

透射電子顯微鏡（TEM）因其極高的分辨率而對樣品制備有著嚴(yán)格的要求。FIB技術(shù)以其精細(xì)的加工能力，成為制備TEM樣品的理想選擇。金鑒實驗室的FIB-SEM雙束系統(tǒng)能夠精確地制備TEM樣品，通過精確的定位、鍍層、樣品挖開、提取、放置在銅網(wǎng)上，以及最終的離子束減薄，確保樣品厚度低于100nm，以適應(yīng)TEM的觀察需求。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)制備TEM樣品的過程

3.芯片線路修復(fù)的高效方案

在芯片制造過程中，F(xiàn)IB-SEM雙束系統(tǒng)提供了一種高效的線路修復(fù)方案。利用FIB的精確蝕刻和沉積金屬膜及絕緣層的能力，可以對線路連接進(jìn)行修改，顯著縮短反饋周期并降低成本。GIS（氣體注入系統(tǒng)）在線路修復(fù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，合適的輔助氣體可以顯著提升效率和成功率。

FIB-SEM雙束系統(tǒng)線路修補圖

線路修復(fù)的挑戰(zhàn)與策略

線路修復(fù)的難點在于制定修復(fù)計劃和精確的定位、蝕刻。金鑒實驗室借助CAD工具，有效解決了定位問題以及可能對其他金屬線造成的傷害。此外，線路修復(fù)工程量大，蝕刻的容錯率低，要求操作者對芯片操作點位置有深入了解，熟練掌握FIB操作，并具備敏銳的觀察力和持久的耐心。