聚焦離子束（FIB）技術(shù)是一種高精度的納米加工和分析工具，廣泛應(yīng)用于微電子、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。FIB通過將高能離子束聚焦到樣品表面，實(shí)現(xiàn)對材料的精確加工和分析。目前，使用Ga（鎵）離子的FIB裝置是最為常見的類型，因其具有良好的分辨率和加工能力。

FIB的三個基本功能

1.濺射功能

FIB的濺射功能是其最基礎(chǔ)的應(yīng)用之一。當(dāng)Ga離子束聚焦并照射到樣品表面時，樣品表面的原子和團(tuán)簇會被噴射出來。這一過程類似于物理濺射，但具有更高的精度和可控性。濺射功能使得FIB能夠在納米尺度上對材料進(jìn)行微加工，例如刻蝕、切割和表面修飾等。這種功能在微電子器件的制造和修復(fù)中具有重要應(yīng)用價值。

2.沉積功能

FIB的沉積功能允許在樣品表面沉積金屬或絕緣膜。在離子束照射的同時噴射W（碳化鎢）等輔助氣體，可以在照射位置沉積金屬和絕緣物。這種沉積過程是通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，例如Ga離子與輔助氣體中的原子發(fā)生反應(yīng)，形成沉積物。沉積功能與濺射功能相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)加工，如剖切斷面和布線校正等。這種功能在微電子器件的制造和修復(fù)中同樣具有重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對器件結(jié)構(gòu)的精確調(diào)整和修復(fù)。

3.觀察功能

FIB的觀察功能是通過掃描離子束并檢測從照射位置發(fā)出的二次電子和二次離子來實(shí)現(xiàn)的。通過將檢測到的信號強(qiáng)度成像，可以獲得掃描離子顯微鏡（SIM）圖像。SIM圖像具有高分辨率和高對比度，能夠清晰地顯示樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)和形貌特征。由于FIB具有SIM功能，還可以在加工過程中進(jìn)行實(shí)時觀察和監(jiān)控，確保加工的精度和質(zhì)量。

FIB的多種功能

1.剖切斷面和實(shí)時觀察

FIB的剖切斷面和實(shí)時觀察功能是其在材料分析和缺陷檢測中的重要應(yīng)用之一。剖切斷面和實(shí)時觀察的步驟包括：首先，在需要剖切斷面的部位沉積C和W等材料，以防止在露出截面時邊緣崩塌；然后，從離目標(biāo)觀察位置有一定距離的部位開始淺挖，并在開始時增加離子束電流以提高挖掘速度，結(jié)束時減少離子束電流以提高精度；最后，將樣品傾斜，以便從離子束照射的上方進(jìn)行SIM觀察。使用該方法對工藝次品進(jìn)行剖切斷面和實(shí)時觀察的例子，通過FIB的剖面SIM圖像可以清晰地觀察到缺陷的具體位置和形態(tài)特征，為缺陷分析和改進(jìn)提供了重要依據(jù)。

2.其他分析法預(yù)處理

FIB在其他分析方法的預(yù)處理中也具有重要作用。例如，在掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）/掃描透射電子顯微鏡（STEM）的剖面和平面觀察樣品制備中，F(xiàn)IB可以用于精確地切割和拋光樣品，使其達(dá)到所需的厚度和表面平整度。此外，F(xiàn)IB還可以用于剝出焊盤進(jìn)行探測，以及在電位對比度觀察期間進(jìn)行電荷釋放處理等，為后續(xù)的分析和檢測提供了良好的樣品基礎(chǔ)。

3.多晶金屬晶粒微細(xì)結(jié)構(gòu)觀察

FIB還可以用于觀察多晶金屬晶粒的微細(xì)結(jié)構(gòu)。FIB剖切斷面并用SIM圖像實(shí)時觀察，可以清晰地觀察到樣品中不同晶粒的對比度差異。這種對比度被稱為通道對比度，其差異的原因取決于Ga離子在表面附近釋放了多少二次電子，而二次電子釋放量的不同又取決于晶向的不同。

結(jié)論

聚焦離子束（FIB）技術(shù)以其高精度和多功能性，在微電子、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，F(xiàn)IB的應(yīng)用范圍和精度將進(jìn)一步提高，為科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。