双束系统（FIB-SEM）在微电子行业的应用探索

微电子技术的全能利器
 

FIB-SEM双束系统结合了聚焦离子束（FIB）与扫描电子显微镜（SEM）的双重功能，代表了高端技术装备的最新发展。该系统将电子束的高分辨率成像与离子束的精细加工能力合二为一，使科研人员和工程师能够深入探索微电子器件的内部结构和性能，为创新器件的研发和制造提供关键的技术支持。

 

FIB-SEM双束设备实物图

 

FIB-SEM双束设备内部示意图

 

FIB-SEM双束系统的核心优势在于其能够同时执行FIB和SEM的操作。金鉴实验室的系统能够在FIB微加工过程中实现SEM的实时监控，整合了电子束的高分辨率成像和离子束的精确加工能力。FIB技术通过物理溅射和化学气体反应，有选择性地进行蚀刻或沉积金属和绝缘材料，而SEM则提供清晰的图像，便于进行观察和分析。

 

1.高精度截面分析技术

 

金鉴实验室利用FIB技术，能够精确地观察器件的特定微观区域的截面，生成高清晰度的图像。这项技术不受材料的限制，并且在蚀刻过程中可以实时使用SEM进行监控。截面分析是FIB技术的一项常见应用，其刻蚀的精确度极高，整个制样过程中试样受到的应力较小，确保了截面的完整性。

 

 

 

 

FIB-SEM双束系统制作并观测的芯片断面图

 

2.TEM样品制备的精细工艺

 

透射电子显微镜（TEM）因其极高的分辨率而对样品制备有着严格的要求。FIB技术以其精细的加工能力，成为制备TEM样品的理想选择。金鉴实验室的FIB-SEM双束系统能够精确地制备TEM样品，通过精确的定位、镀层、样品挖开、提取、放置在铜网上，以及最终的离子束减薄，确保样品厚度低于100nm，以适应TEM的观察需求。

 

 

 

 

FIB-SEM双束系统制备TEM样品的过程

 

3.芯片线路修复的高效方案

 

在芯片制造过程中，FIB-SEM双束系统提供了一种高效的线路修复方案。利用FIB的精确蚀刻和沉积金属膜及绝缘层的能力，可以对线路连接进行修改，显著缩短反馈周期并降低成本。GIS（气体注入系统）在线路修复中发挥着关键作用，合适的辅助气体可以显著提升效率和成功率。

 

 

 

 

 FIB-SEM双束系统线路修补图

 

线路修复的挑战与策略
 

线路修复的难点在于制定修复计划和精确的定位、蚀刻。金鉴实验室借助CAD工具，有效解决了定位问题以及可能对其他金属线造成的伤害。此外，线路修复工程量大，蚀刻的容错率低，要求操作者对芯片操作点位置有深入了解，熟练掌握FIB操作，并具备敏锐的观察力和持久的耐心。