FIB的工作原理及其应用

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ＨＥＭＴｓ：ｇａｔｅｌｅａｋａｇｅ

ｃｕｒｒｅｎｔ

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ｃｕｒｒｅｎｔ

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ｔｒａｐ—ｒｅｌａｔｅｄｐｈｅｎｏｍｅｎａｔｅｓｔｉｎｇ

Ｐｈｏｔｏｎ－Ｅｍｉｓｓｉｏｎ

Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＰＥＭ），ａｎｄＳｃａｎｎｉｎｇ

ＡｃｏｕｓｔｉｃＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ

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ｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ．

Ｔｈｉｓｔｕｔｏｒｉａｌｗｉｌｌｂｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，ＩＣ＆ｄｅ＇ｖｉｃｅｄｅｓｉｇｎｅｎｇｉ－

ｎｅｅｒｓ，ａｎｄｓｅｎｉｏｒｓｔｕｄｅｎｔｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｔｅａｃｈｅｒｓ

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ｗｅｌｌ．

ＦＩＢ的工作原理及其应用

章晓文林晓玲

陈嫒

（电子元器件可靠性物理及应用技术国家级重点实验室广东广州５１０６１０）

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摘要

介绍了聚焦离子束显微镜的基本功能及工作原理，分析了影响离子束显微镜影像的因素。详细介ｉ

绍了气体在聚焦离子束系统中的作用，对刻蚀气体与沉积气体种类进行了介绍。刻蚀气体可对不同的材料进，．行选择性刻蚀，而沉积气体可以沉积金属或介质，以进行电路的修改。

关键词

聚焦离子束电路修改刻蚀气体沉积气体

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引言

聚焦离子束显微镜（Ｆｏｃｕｓｅｄ

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ｂｅａｍ，ＦＩＢ）系统是利用电子透镜将离子束聚集成非常小尺寸的显

微精细切割仪器，目前商用系统的离子束多为液体金属离子源（ＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌＩｏｎＳｏｕｒｃｅ．ＬＭＩＳ），金属材

质为镓，因为镓元素具有低熔点、低蒸汽压，及良好的抗氧化能力。

聚焦离子束显微境的基本功能可分为四种，即：

（１）精细切割，利用粒子的物理碰撞来达到切割的目的；

（２）选择性的材料蒸镀，以离子束的能量分解有机金属蒸汽或气相绝缘材料，在局部区域作导体或

非导体的沉积，可供金属和氧化层的沉积，常见的金属沉积有铂和钨两种。

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（３）增强刻蚀或选择性刻蚀，辅以腐蚀性气体，加速切割的效率或作选择性的材料去除。

（４）刻蚀终点检测，检测二次离子的信号，以此了解切割或刻蚀的进行状况。

聚焦离子束显微境在ＩＣ工业上的应用，主要分为五大类：

（１）线路修改和布局验证；

（２）元器件失效分析；

（３）生产线工艺异常分析；

（４）ＩＣ工艺监控一例如光刻胶的切割；

（５）透射电子显微镜样片制作。

在半导体工艺不断缩小化、复杂化的过程中，更换掩膜版的成本很高，而且随着半导体工艺的进步一直在增加中。ＩＣ设计者利用ＦＩＢ作局部的线路修改，可省略重做掩膜版，缩短研发到量产的时间，同时节省大量的研发费用，图ｌ所示是用金属铂沉积做局部的线路修改。

图ｌ用金属沉积做局部的线路修补

２聚焦离子束显微境的工作原理

典型的离子束显微境包括液态金属离子源及离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用的高压电源、电对中、消像散电子透镜、扫描线圈、二次粒子检测器、可移动的样品基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电路控制板和电脑等硬件设备，见图２所示。

高压系统

液态金属离子源及离子源引出极

离子引出极

离子束引出光阑

预聚焦透镜

可变孔径光阑（ＡＶＡ）

挡光盘和遮挡光阑

电对中、消像散电子透镜、扫描线圈

二次聚焦透镜

样品台

图２镓的离子路径和聚焦离子束显饭镜的光学部分组成

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FIB的工作原理及其应用

作者：章晓文， 林晓玲， 陈嫒

作者单位：电子元器件可靠性物理及应用技术国家级重点实验室,广东,广州,510610本文链接：/Conference_7282620.aspx