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双束聚焦离子显微镜(FIB-SEM)

发布时间:2023-10-24

双束聚焦离子显微镜(FIB-SEM)

生产厂商:美国 FEI公司 

型号: Helios nanolab 600  

仪器性能指标:

分辨率:0.9nm 
电子束压:1kV——30kV 
电子束流:1.3pA——22nA 
离子加速高压:30kv 
离子束流:1.5pA——21nA 
离子束为液相金属离子源,金属材质为镓(Ga)。 

可实现聚焦离子束FIB加工:

1. 高分辨成相、失效分析、透射(TEM)制样、原位电性能测试 ;

2. 样品原位加工;

3. 样品横截面分析,剖面结构分析

4. 芯片电路修改、CPU 、离子束对材料表面剥离加工。

5. 三维重构


双束聚焦离子显微镜(FIB-SEM)是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器。诱导沉积材料通过聚焦离子束与化学气体配合直接将原子沉积到衬底材料表面,以不同的液态金属为源材料直接将原子沉积到衬底材料表面。目前商用系统的离子束为液相金属离子源,金属材质为镓(Ga),因为镓元素具有低熔点、低蒸气压及良好的抗氧化力。 

聚焦离子束FIB是将离子源(大多数FIB都用Ga,也有设备具有He和Ne离子源)产生的离子束经过离子枪加速,聚焦后作用于样品表面。

FIB-SEM应用介绍

作用:

1. 产生二次电子信号取得电子像.此功能与SEM(扫描电子显微镜)相似。

2. 用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工。

3. 通常是以物理溅射的方式搭配化学气体反应,有选择性的剥除金属,氧化硅层或沉积金属层。


聚焦离子束技术(FIB)原理:

聚焦离子束(FIB)系统利用镓离子源和双透镜聚焦柱,用强烈的聚焦离子束轰击标本表面,以进行精密材料去除、沉积和高分辨率成像。简单来说是聚合了FIB处理样品和SEM观察成相的功能。其中FIB是将Ga元素离子化成Ga+,然后利用电场加速,再利用静电透镜聚焦将高能量的Ga+打到指定点从而达到处理样品的功能。

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FIB-SEM切片测试过程

服务领域:光电材料,半导体材料,镀膜材料, 金属材料,矿石,纳米材料,高分子材料,锂电材料,数据存储,生物材料,通讯行业等。

聚焦离子束-扫描电子显微镜双束系统 FIB-SEM应用

聚焦离子束-扫描电镜双束系统主要用于表面二次电子形貌观察、能谱面扫描、样品截面观察、微小样品标记以及TEM超薄片样品的制备。

1.FIB切片截面分析 FIB-SEM测试

FIB技术可以精确地在器件的特定微区进行截面观测,形成高分辨的清晰图像,并且对所加工的材料没有限制,同时可以边刻蚀边利用SEM实时观察样品,截面分析是FIB最常见的应用。这种刻蚀断面定位精度极高,在整个制样过程中样品所受应力很小,制作的断面因此也具有很好的完整性。这种应用在微电子领域具体运用场合主要有:定点观测芯片的内部结构,芯片横截面分析;失效样品分析烧毁的具体位置并定位至外延层;分析光发射定位热点的截面结构缺陷。

FIB切片截面分析过程:

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FIB切片截面分析过程

FIB制备TEM样品过程:

1. Platinum deposition:用电子束或离子束辅助沉积的方法在待制备TEM试样的表面蒸镀Pt保护覆层,以避免最终的TEM试样受到Ga离子束导致的辐照损伤;
2. Bulk-out:在带制备的TEM试样两侧用较大的例子束流快速挖取“V”型凹坑;
3. U-cut:在步骤(2)中切取出的TEM薄片上切除薄片的两端和底部;
4. Lift-out:用显微操控针将TEM试样从块状基体移出,试样与针之间用蒸镀Pt方式粘结;
5. Mount on Cu half-grid:用显微操控针将移出的TEM薄片转移并粘接在预先准备好的TEM支架上;
6. Final milling:用较小利息束流对TEM薄片进一步减薄,直至厚度约约100 nm。

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FIB制备TEM薄片过程

博仕FIB-SEM检测实例分享:

(1)电镀品截面镀层结构分析 :

客户委托博仕检测对客诉异常电镀产品FIB-SEM分析,FIB切割电镀品内部结构图及SEM背散射(BSE)图

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FIB切片SEM观察镀层内部结构图

d. SEM BSE低倍整体图片; e.SEM BSE缺陷局部放大图; f.SEM BSE缺陷局部放大图 备注:对晶粒尺寸观察的分辨率最小可达30nm。

(2)微米级缺陷样品FIB-SEM截面测试

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(3)PCB电路断裂位置,利用SEM观察铜箔金相。

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FIB切割PCB电路截面分析

(4)FIB切割锡球截面分析

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FIB切割锡球截面分析



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